JP2006314914A

JP2006314914A - 副生ガス処理装置および電解水供給システム

Info

Publication number: JP2006314914A
Application number: JP2005139579A
Authority: JP
Inventors: Koki Matsuyama; 公喜松山
Original assignee: Morinaga Milk Industry Co Ltd
Current assignee: Morinaga Milk Industry Co Ltd
Priority date: 2005-05-12
Filing date: 2005-05-12
Publication date: 2006-11-24

Abstract

【課題】電気分解により電解水を製造する際に電解水とともに生成する副生ガスを効率よく処理することができるとともに、副生ガスの滞留を防止することが可能な副生ガス処理装置を提供する。
【解決手段】電気分解により電解水を製造する電解水製造装置２０に付設され、電気分解の際に電解水とともに生成する副生ガスを処理する副生ガス処理装置３０であって、前記電解水製造装置２０により製造された電解水が送液される電解水送液管路３１と、前記電解水送液管路３１の内部に外部から空気を供給する空気供給装置３２とを有する副生ガス処理装置３０。
【選択図】図１

Description

本発明は、電気分解の際に電解水とともに生成する副生ガスを処理する副生ガス処理装置およびこれを備えた電解水供給システムに関する。

従来、様々な水溶液の電気分解により電解水を製造する電解水製造装置が知られている。この種の電解水製造装置では、電気分解により電解水を製造する際、水素ガスや塩素ガスなどの副生ガスが生成する。この副生ガスを処理するため、特許文献１には、貯留容器内で電解水を一定時間貯め置きして副生ガスを分離し、分離した副生ガスを貯留容器から副生ガス処理用の容器に移し、さらにこの処理用容器にブロアー等から空気を吹き込んで副生ガスを希釈し外部へ放出する副生ガス処理装置が記載されている。
特開２００１−３２１７７１号公報

しかしながら、上述の副生ガス処理装置では、希釈されていない副生ガスが貯留容器内に一定時間滞留することになる。よって、依然として、貯留容器の取り扱いに注意を払う必要があり、根本的な解決策ではなかった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、電気分解により電解水を製造する際に電解水とともに生成する副生ガスを効率よく処理することができるとともに、副生ガスの滞留を防止することが可能な副生ガス処理装置およびこれを備えた電解水供給システムを提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明は、電気分解により電解水を製造する電解水製造装置に付設され、電気分解の際に電解水とともに生成する副生ガスを処理する副生ガス処理装置であって、前記電解水製造装置により製造された電解水が送液される電解水送液管路と、前記電解水送液管路の内部に外部から空気を供給する空気供給装置とを有することを特徴とする副生ガス処理装置を提供する。
また本発明は、電気分解により電解水を製造する電解水製造装置と、前記電解水製造装置により製造された電解水を貯留する電解水貯留容器と、電気分解の際に電解水とともに生成する副生ガスを処理する副生ガス処理装置とを具備する電解水供給システムであって、前記副生ガス処理装置は、前記電解水製造装置により製造された電解水が電解水製造装置から電解水容器へ送液される電解水送液管路と、前記電解水送液管路の内部に外部から空気を供給する空気供給装置とを有することを特徴とする電解水供給システムを提供する。

本発明によれば、電解水製造装置から電解水とともに排出される副生ガスは、空気供給装置から供給される空気により、電解水送液管路内で希釈される。このように、貯まりができる箇所がなく、しかも電解水による流れが存在する管路内で副生ガスを希釈することにより、副生ガスと空気との混合が大いに促進される。この結果、電解水送液管路を出る前に副生ガスを安全な濃度までに希釈することが容易になり、副生ガスが滞留する可能性を大きく減少させることができる。上記の副生ガス処理装置を設けることにより、電解水製造装置や電解水貯留容器の設置環境に対する要件を緩和でき、ひいては、従来は電解水の利用が進んでいなかった分野、設備等への応用の可能性を拡大することができる。

以下、最良の形態に基づき、図面を参照して本発明を説明する。
図１は、本発明の副生ガス処理装置を備えた電解水供給システムの一例を示す概略構成図である。この電解水供給システム１は、概略、電解水の原料となる原水を供給する原水供給手段１０と、原水供給手段１０により供給された原水を電気分解して電解水を製造する電解水製造装置（電解水製造手段）２０と、電気分解の際に電解水とともに生成する副生ガスを処理する副生ガス処理装置（副生ガス処理手段）３０と、電解水製造装置２０により製造された電解水を外部に供給する電解水供給手段４０とを備えて構成されている。

原水供給手段１０は、原水供給源１１（例えば水道タップ）と、この原水供給源１１に接続された原水供給管路１２と、原水供給管路１２に設けられた弁１３とを備え、原水供給管路１２を通して電解水製造装置２０に原水を所定の流量にて供給するものである。原水としては、水道水、地下水、伏流水、脱塩水、蒸留水、精製水（ＲＯ水、膜処理水）、これらの混合水等であって実質的に塩化ナトリウムを含有しない（人為的に塩化ナトリウムを添加していない）水が望ましい。

電解水製造装置２０は、原水に添加される塩酸（ＨＣｌ水溶液）を貯留した塩酸容器２１と、この塩酸容器２１に接続された塩酸供給管路２２と、原水供給手段１０より供給される原水に前記塩酸供給管路２２より供給される塩酸を添加して電気分解する電解槽２３とを備える。本形態例で用いられる電解槽２３は、陽極と陰極の間に隔壁を有しない、無隔壁電解槽である。原水で適宜の濃度に希釈された塩酸を無隔壁電解槽内で電気分解すると、ＨＣｌの酸化により生成した塩素ガス（Ｃｌ_２）が水に溶解してさらに酸化を受けることにより、次亜塩素酸（ＨＣｌＯ）を含有する微酸性の電解水が生成する。このような電解水は、殺菌や消毒などの効果が高く、電解水として優れている。また、電気分解の際には、副生ガスとして、水に不溶の水素ガスおよび水に溶けきれなかった塩素ガスが生成し、電解水とともに電解水製造装置２０から排出される。

電解水供給手段４０は、電解水製造装置２０により製造された電解水を貯留する電解水貯留容器４１と、電解水貯留容器４１に貯留された電解水を外部に供給する電解水供給管路４２と、電解水供給管路４２を通して電解水を送液するポンプユニット４３と、電解水供給管路４２を開閉する弁４４とを備える。これにより、電解水貯留容器４１内に貯留しておいた電解水Ｃを必要なときに電解水供給管路４２の出口４２ａから吐出して、自在に使用することができる。電解水供給管路４２には、ドレインを排出するための排水管路４５が分岐しており、この排水管路４５には開閉弁４６が設けられている。

副生ガス処理装置３０は、電解水製造装置２０から排出された副生ガスを空気で安全な濃度までに希釈して処理するものであって、電解水製造装置２０により製造された電解水が送液される電解水送液管路３１と、前記電解水送液管路３１の内部に外部から空気を供給する空気供給装置３２とを有する。電解水送液管路３１の末端は、電解水供給手段４０の電解水貯留容器４１に接続されている。電解水製造装置２０により電解水を製造すると、電解水送液管路３１内には電解水とともに副生ガスが流される。

従来のように、高濃度の副生ガスを含有した電解水を電解水貯留容器４１に送液すると、電解水貯留容器４１に貯留された電解水Ｃ上のヘッドスペースＨに高濃度の副生ガスが充満することになる。電解水貯留容器４１の上部に構造的に貯まりのできる箇所がある場合、ブロアー等により排気を行っても局部的に副生ガスが滞留して除去しきれないおそれがある。

これに対して本形態例の副生ガス処理装置３０は、電解水送液管路３１の内部に空気供給装置３２から空気を供給することにより、電解水製造装置２０から排出される副生ガスを電解水送液管路３１内で希釈する。このように、貯まりができる箇所がなく、しかも電解水による流れが存在する管路内で副生ガスを希釈することにより、副生ガスと空気との混合が大いに促進される。したがって、電解水送液管路３１を出て電解水貯留容器４１の入口４１ａに達するまでに、副生ガスを安全な濃度までに希釈することが容易になる。なお、電解水送液管路３１に供給する空気の量は、副生ガスとして発生する水素ガスの２５倍量とすると爆発下限以下の濃度４％以下になる。

電解水の製造時に発生する副生ガスの生成量は、電解槽２３の構成と電解電流値から計算できるので、電解水送液管路３１内に送る空気量の制御も可能である。このため、本形態例の副生ガス処理装置３０の場合、電解水製造装置２０内の制御部（図示せず）より電解水の電解電流値についての信号を信号線３３を介してコントローラ３４に送信し、この信号を受けてコントローラ３４が、信号線３５を介して空気供給装置３２による空気の供給量を制御するようにしている。

ここで水素濃度の理論値について説明する。電解槽２３のセル構成が複極式Ｎ槽直列（Ｎはセルの個数）であり、電流値がｉ［Ａ］であるとする。ファラデー定数Ｆ＝９６４８５［Ｃ／モル］である。単極（Ｎ＝１）当たり、電気分解に際して電子１モルの移動があった場合のガス生成量は、陽極の塩素ガス（Ｃｌ_２）が１／２モル、陰極の水素ガス（Ｈ_２）が１／２モルである。１［Ａ］＝１［Ｃ／秒］なので、単極、１Ａ当たり、１秒間に１×（１／２）×（１／９６４８５）［モル］のガスが発生することになる。よって、単極、１Ａで発生する水素ガスの質量は、２２．４×１×（１／２）×（１／９６４８５）×１０００＝０．１１６［ｃｍ^３／秒］＝６．９６［ｃｍ^３／分］となる。セル構成：複極式Ｎ槽直列、電流値：ｉ[Ａ]では、６．９６×Ｎ×ｉ［ｃｍ^３／分］の水素ガスが発生する。例えば、株式会社トーワテクノ製ピュアスターＭｐ−１００００Ｃ型の場合、Ｎ＝２４［セル］、ｉ＝１３［Ａ］では、２１７０［ｃｍ^３／分］となる。

上記の副生ガス処理装置を設けることにより、電解水製造装置２０や電解水貯留容器４１の設置環境に対する要件を緩和できる。従来は、換気を絶対条件としてきたが、使用する空間の構造に合わせた適切な運用方法と組み合わせることにより、クリーンルームなど密閉された空間での使用も可能になると考えられる。これにより、従来は電解水の利用が進んでいなかった分野、設備等への応用の可能性を拡大することが期待できる。

本発明の副生ガス処理装置の効果を検証するため、以下に示す方法で従来の副生ガス処理装置との比較実験を行った。
実施例として、図１に示すように本発明の副生ガス処理装置３０を備えた電解水供給システム１を用いた。また、比較例としては、電解水送液管路３１に空気供給装置３２を設ける代わりに、図２に示すように、電解水貯留容器４１に空気を吹き込むブロア１０２と、電解水貯留容器４１のヘッドスペースＨから排気するための排気管１０３を設けた電解水供給システム１０１を用いた。

電解水製造装置２０としては、株式会社トーワテクノ製ピュアスターＭｐ−１２００（電解水中の有効塩素濃度：約１５ｐｐｍ、ｐＨ６．５、製造能力２０Ｌ／ｍｉｎ）を使用した。
電解水貯留容器４１としては、ブロア１０２を設置可能な容量１００Ｌのタンクを使用した。また、ヘッドスペースＨの副生ガスを検知するため、水素ガス検知器（バイオニクス社製ＳＴＸ−１５５５ＰＡ）および塩素ガス検知器（バイオニクス社製ＳＴＸ−１６０ＰＡ）を取り付けた。
空気供給装置３２またはブロア１０２からの空気の供給量は、コンプレッサよりスピコンで１０Ｌ／ｍｉｎに調整した。

以上の条件で、実施例の電解水供給システム１および比較例の電解水供給システム１０１を動作させ、電解水貯留容器４１内に電解水Ｃを８０Ｌ貯留させたときのヘッドスペースＨの状態を比較した。この結果を表１に示す。

塩素ガスは、実施例、比較例ともに検知器では検出限界以下であった。しかし、比較例の電解水供給システム１０１ではヘッドスペースＨに若干の塩素臭があったのに対して、実施例の電解水供給システム１では塩素臭が全くなかった。
水素ガスは、実施例、比較例ともに爆発下限以下の濃度で、全く問題なかった。しかし、比較例では、構造的に貯まりのできる箇所があるとブロアー等などにより排気を行っても、局部的に水素ガスが充満する恐れがあるのに対し、実施例では、配管から希釈されて出るのでそのような心配もない。

本発明は、食品、器具、設備、水等の殺菌や消毒、空気の洗浄、脱臭等の目的に使用するために電解水を利用する種々の産業分野において利用の可能性を有する。

本発明の副生ガス処理装置を備えた電解水供給システムの一例を示す概略構成図である。従来の副生ガス処理装置を備えた電解水供給システムの一例を示す概略構成図である。

符号の説明

１…電解水供給システム、２０…電解水製造装置（ピュアスター）、３０…副生ガス処理装置、３１…電解水送液管路、３２…空気供給装置、４１…電解水貯留容器、４２…電解水供給管路。

Claims

電気分解により電解水を製造する電解水製造装置に付設され、電気分解の際に電解水とともに生成する副生ガスを処理する副生ガス処理装置であって、
前記電解水製造装置により製造された電解水が送液される電解水送液管路と、前記電解水送液管路の内部に外部から空気を供給する空気供給装置とを有することを特徴とする副生ガス処理装置。
電気分解により電解水を製造する電解水製造装置と、前記電解水製造装置により製造された電解水を貯留する電解水貯留容器と、電気分解の際に電解水とともに生成する副生ガスを処理する副生ガス処理装置とを具備する電解水供給システムであって、
前記副生ガス処理装置は、前記電解水製造装置により製造された電解水が電解水製造装置から電解水容器へ送液される電解水送液管路と、前記電解水送液管路の内部に外部から空気を供給する空気供給装置とを有することを特徴とする電解水供給システム。