JP2015059230A - 電解次亜水生成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】安全性の向上を図ることができる電解次亜水生成装置を提供する。
【解決手段】電解次亜水生成装置１は、塩水を導入して当該塩水を電気分解し、電解次亜水及び水素ガスを生成する電気分解部３と、電気分解部３において生成された電解次亜水及び水素ガスを導入して電解次亜水を貯留すると共に、水素ガスを放出するガス放出管Ｔ３を有する電解次亜水タンクと、電解次亜水タンク５に空気を供給する空気供給ポンプ７と、空気供給ポンプ７から電解次亜水タンク５に供給される空気の流量を監視する流量監視部９とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、電解次亜水生成装置に関する。

塩水を電気分解して電解次亜水を生成する場合には、電気分解の過程で水素ガスが発生する。水素ガスは、着火エネルギーが極めて小さく、空気中での濃度が４〜７５％であると、爆発するおそれがある。そのため、電気分解の際に発生した水素ガスは、適切に処理しなければならない。このことに関して、例えば特許文献１に記載の電解次亜水生成装置では、電気分解を行う電解槽に希釈ガス供給手段により希釈ガスを連続的に供給し、電解槽において発生した水素ガスを希釈ガスにより希釈して濃度を下げて、その希釈した水素ガスを電解槽の外部に放出している。

特許３６５２５３２号公報

上記従来の電解次亜水生成装置では、何らかの不具合により希釈ガス供給手段から電解槽への希釈ガスの供給が停止した場合、水素ガスが希釈ガスにより希釈されなくなるため、電解槽において水素ガスの濃度が高くなるおそれがある。また、電解槽から外部に水素ガスを放出する管が閉塞した場合にも、水素ガスが放出されなくなるため、電解槽において水素ガスの濃度が高くなり、爆発の危険性が高くなり得る。したがって、電解次亜水生成装置では、水素ガスの取り扱いに関して、更なる安全性の向上が求められている。

本発明は、安全性の向上を図ることができる電解次亜水生成装置を提供することを目的とする。

本発明の一側面に係る電解次亜水生成装置は、塩水を電気分解して電解次亜水を生成する電解次亜水生成装置であって、塩水を導入して当該塩水を電気分解し、電解次亜水及び水素ガスを生成する電気分解部と、電気分解部において生成された電解次亜水及び水素ガスを導入して電解次亜水を貯留すると共に、水素ガスを放出する放出部を有する貯留槽と、貯留槽に気体を供給する気体供給部と、気体供給部から貯留槽に供給される気体の流量を監視する流量監視部と、を備える。

この電解次亜水生成装置では、気体供給部から貯留槽に供給される気体の流量を監視する。例えば、気体供給部の故障等により気体供給部からの気体の供給が停止した場合には、気体の流量に変化が生じる。また、例えば、貯留槽に設けられた放出部が閉塞した場合には、貯留槽から水素ガスが放出されなくなるため、貯留槽に供給される気体の流量に変化が生じる。そこで、電解次亜水生成装置では、流量監視部により気体の流量を監視している。これにより、電解次亜水生成装置では、水素ガスの濃度が上昇し得る様々な事態を検知することができるため、水素ガスの濃度上昇を未然に防ぐことができる。その結果、安全性の向上を図ることができる。

一実施形態においては、貯留槽と気体供給部とを接続する接続管を備え、流量監視部は、接続管を流れる気体の流量を監視してもよい。気体供給部からの気体供給の停止、接続管の閉塞、又は放出部の閉塞といった事態が生じた場合には、接続管を流れる気体の流量に変化が生じる。そのため、電解次亜水生成装置では、接続管を流れる気体の流量を監視することにより、水素ガスの濃度が上昇する様々な事態を確実に検知することが可能となる。

一実施形態においては、電気分解部に電力を供給する電源を備え、流量監視部は、気体供給部から貯留槽に供給される気体の流量に変化が生じたときに、電源から電気分解部への電力の供給を遮断してもよい。これにより、電解次亜水生成装置では、気体供給部から貯留槽に供給される気体の流量に変化が生じたときに、電気分解部への電力の供給が遮断されるため、電気分解部の動作が停止する。したがって、電解次亜水生成装置では、水素ガスの濃度が上昇し得る事態が発生したときには、水素ガスの生成が停止されるため、水素ガスの濃度の上昇を抑制することができる。

一実施形態においては、流量監視部は、接続管に設けられ、当該接続管の流路を絞るオリフィスと、オリフィスを挟んだ気体の流れの上流と下流との圧力差を検出する圧力検出部と、を有し、圧力検出部により検出された圧力差が所定の閾値を下回った場合に、電源から電気分解部への電力の供給を遮断してもよい。このように、流量監視部では、オリフィスを挟んだ気体の流れの上流と下流との圧力差を検出し、この圧力差と閾値とを比較することにより、気体の流量の変化を確実に捉えることができる。

一実施形態においては、圧力検出部は、接続管において二箇所以上に設けられていてもよい。これにより、例えば一方の圧力検出部に異常が発生して動作しない場合であっても、他方の圧力検出部が正常に動作する。このように、電解次亜水生成装置では、流量監視部においてフェールセーフの機能を持たせているため、更なる安全性の向上を図ることができる。

本発明によれば、安全性の向上を図ることができる。

一実施形態に係る電解次亜水生成装置の構成を模式的に示す図である。 電気分解部の構成を示す図である。 オリフィスの構成を示す図である。 圧力スイッチの構成を模式的に示す図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

図１は、一実施形態に係る電解次亜水生成装置の構成を模式的に示す図である。図１に示す電解次亜水生成装置１は、塩水を電気分解して、電解次亜水を生成する装置である。電解次亜水生成装置１は、電気分解部３と、電解次亜水タンク（貯留槽）５と、空気供給ポンプ（気体供給部）７と、流量監視部９と、電源１１と、を備えている。電解次亜水生成装置１は、図示しない制御部により全体の動作が制御されている。

電気分解部３は、塩水を導入して塩水を電気分解し、電解次亜水及び水素ガスを生成する。電気分解部３には、塩水搬送管Ｔ１を介して、図示しない塩水タンクから塩水が供給される。具体的には、電気分解部３には、塩水タンクから供給された塩水が水で希釈され、濃度が３％程度の塩水が供給される。

図２は、電気分解部を示す図である。図２に示すように、電気分解部３は、電極筒３０と、電極棒３２と、を有している。電極筒３０は、円筒形状を成しており、例えばチタン製である。電極筒３０の内側には、塩素発生効率を高めるための触媒３０ａが形成されている。触媒３０ａは、白金、酸化イリジウム、酸化ルテニウム等、安定した貴金属により形成されている。電極棒３２は、棒状部材であり、例えばチタン製である。電極棒３２は、電極筒３０の内部空間Ｓに配置されている。具体的には、電極筒３０の両端部には、一対の第１及び第２固定部３４，３６が嵌め込まれており、電極棒３２は、その両端部が一対の第１及び第２固定部３４，３６に固定されている。これにより、電極棒３２は、電極筒３０の内部空間Ｓに、電極筒３０と一定の間隔をあけて対向配置されている。

第１固定部３４には、塩水を導入する導入部３４ａが設けられている。導入部３４ａには、塩水タンクと電気分解部３とを接続する塩水搬送管Ｔ１が接続されている。第２固定部３６には、電解次亜水及び水素ガスを導出する導出部３６ａが設けられている。導出部３６ａは、電気分解部３と電解次亜水タンク５とを接続する次亜水搬送管Ｔ２が接続されている。

電気分解部３では、電極筒３０と電極棒３２とのそれぞれに電源１１により電圧が印加（本実施形態では、電極筒３０に正極、電極棒３２に負極が印加）されると、電極筒３０と電極棒３２との間に電流が流れ、電極筒３０の内部空間Ｓに存在する塩水が電気分解され、電解次亜水及び水素ガスが生成される。電気分解部３により生成された電解次亜水及び水素ガスは、導出部３６ａを介して次亜水搬送管Ｔ２により電解次亜水タンク５に送出される。なお、電気分解部３では、水素ガスの他に、酸素も生成される。

電解次亜水タンク５は、電解次亜水を貯留する。電解次亜水タンク５には、電気分解部３から電解次亜水及び水素ガスが供給される。電解次亜水タンク５は、水素ガスを放出するガス放出管（放出部）Ｔ３を有している。ガス放出管Ｔ３は、水素ガスを外部（例えば、電解次亜水生成装置１が配置された建屋の外）に水素ガスを放出する管である。ガス放出管Ｔ３の基端部は、電解次亜水タンク５の上部に接続されている。これにより、電解次亜水タンク５の上部に溜まる水素ガスがガス放出管Ｔ３を介して外部に放出される。電解次亜水タンク５には、電解次亜水を供給する次亜水供給管Ｔ４が接続されている。次亜水供給管Ｔ４を介して導出された電解次亜水は、例えば水により所定の濃度に希釈され、ユーザーに供給される。

空気供給ポンプ７は、電解次亜水タンク５に空気（気体）を供給する。空気供給ポンプ７と電解次亜水タンク５とは、空気搬送管（接続管）Ｔ５により接続されている。空気搬送管Ｔ５は、電解次亜水タンク５の上部に接続されている。空気供給ポンプ７から供給される空気の量は、制御部により制御される。空気供給ポンプ７から供給された空気は、空気搬送管Ｔ５を介して電解次亜水タンク５に流入し、水素ガスを希釈すると共に、その圧力により希釈した水素ガスをガス放出管Ｔ３から放出させる。

流量監視部９は、空気供給ポンプ７から電解次亜水タンク５に供給される空気の流量を監視する。流量監視部９は、オリフィス１５と、圧力スイッチ１７と、を有している。図３は、オリフィスを示す図である。図３（ａ）は、オリフィス１５を空気の流れ方向から見た図であり、図３（ｂ）は、オリフィス１５の断面構成を示す図である。図１に示すように、オリフィス１５は、空気搬送管Ｔ５に設けられている。本実施形態では、空気搬送管Ｔ５と空気搬送管Ｔ５との間に、２つの空気搬送管Ｔ５を連通させるオリフィス部１８が設けられており、このオリフィス部１８にオリフィス１５が設けられている。図３に示すように、オリフィス１５は、円環状の板状部材であり、気体の流路を絞っている。

図４は、圧力スイッチの構成を模式的に示す図である。図４に示すように、圧力スイッチ１７は、圧力検出部１９と、スイッチ部２１と、を有している。ここで、オリフィス部１８には、オリフィス１５を挟んだ気体の流れの上流と下流との二箇所に、圧力検出管Ｔ６，Ｔ７がそれぞれ接続されている。具体的には、圧力検出管Ｔ６，Ｔ７は、オリフィス部１８に設けられた接続部Ｈ１，Ｈ２のそれぞれに接続されている。

圧力検出部１９は、オリフィス１５を挟んだ気体の流れの上流と下流との圧力差を検出する。本実施形態では、圧力検出部１９は、ダイアフラム２０を含んで構成されている。圧力検出部１９は、圧力検出管Ｔ６，Ｔ７を介して流入する空気の差圧をダイアフラム２０により検出する。具体的には、圧力検出部１９は、ダイアフラム２０により区画された２つの空間Ｓ１，Ｓ２に圧力検出管Ｔ６，Ｔ７のそれぞれから空気が流入しており、空気に差圧が変化した場合、すなわち空気の流量に変化が生じた場合には、その差圧によりダイアフラム２０が変移する。つまり、圧力検出部１９では、圧力差が所定の閾値を下回った場合に、ダイアフラム２０が変移する。このとき、圧力検出部１９は、スイッチ部２１を機械的にオフにする。

スイッチ部２１は、圧力検出部１９によりオフにされると、電気分解部３と電源１１とを接続する電路ＥＬを遮断する。つまり、流量監視部９は、圧力検出部１９により圧力差の低下（空気の流量の低下）を検出すると、電源１１から電気分解部３への電力の供給を遮断する。

本実施形態では、図３（ａ）に示すように、圧力検出管Ｔ６，Ｔ７は、オリフィス部１８に、２組接続されている。各組の圧力検出管Ｔ６，Ｔ７のそれぞれには、圧力検出部１９が接続されている。すなわち、本実施形態では、圧力スイッチ１７は、２個設けられている。

電源１１は、電気分解部３に電力を供給する。具体的には、電源１１は、電気分解部３の電極筒３０と電極棒３２とのそれぞれに電圧を印加する。

続いて、電解次亜水生成装置１の動作について、図１を参照しながら説明する。まず、電気分解部３では、塩水が導入されて電気分解を行う。電気分解部３により生成された電解次亜水及び水素ガスは、電解次亜水及び水素ガスが電解次亜水タンク５に供給される。電解次亜水タンク５に導入された電解次亜水は、このタンクに貯留されると共に、水素ガスは、空気供給ポンプ７から供給される空気により希釈されてガス放出管Ｔ３から放出される。

ここで、例えば空気供給ポンプ７の故障による空気供給の停止、空気搬送管Ｔ５の閉塞、又は、ガス放出管Ｔ３の閉塞等といった事態が生じた場合、空気搬送管Ｔ５を流れる空気の流量に変化が生じる。このとき、流量監視部９では、圧力検出部１９において差圧の変化によりダイアフラム２０が変移してスイッチ部２１がオフになる。これにより、電源１１と電気分解部３とを接続する電路ＥＬが遮断され、電源１１から電気分解部３への電力の供給が遮断される。その結果、電気分解部３における電気分解が停止する。

以上説明したように、本実施形態の電解次亜水生成装置１では、空気供給ポンプ７から電解次亜水タンク５に供給される空気の流量を監視する。例えば、空気供給ポンプ７の故障等により空気供給ポンプ７からの空気の供給が停止した場合には、空気の流量に変化が生じる。また、例えば、電解次亜水タンク５に設けられたガス放出管Ｔ３が閉塞した場合には、電解次亜水タンク５から水素ガスが放出されなくなるため、電解次亜水タンク５に供給される空気の流量に変化が生じる。そこで、電解次亜水生成装置１では、流量監視部９により気体の流量を監視している。これにより、電解次亜水生成装置１では、水素ガスの濃度が上昇し得る様々な事態を検知することができるため、水素ガスの濃度上昇を未然に防ぐことができる。その結果、安全性の向上を図ることができる。

本実施形態では、電解次亜水タンク５と空気供給ポンプ７とが空気搬送管Ｔ５により接続されており、流量監視部９は、空気搬送管Ｔ５を流れる気体の流量を監視している。空気供給ポンプ７からの空気供給の停止、空気搬送管Ｔ５の閉塞、又はガス放出管Ｔ３の閉塞といった事態が生じた場合には、空気搬送管Ｔ５を流れる空気の流量に変化が生じる。そのため、電解次亜水生成装置１では、空気搬送管Ｔ５を流れる空気の流量を監視することにより、水素ガスの濃度が上昇する様々な事態を確実に検知することが可能となる。

本実施形態では、流量監視部９は、空気供給ポンプ７から電解次亜水タンク５に供給される空気の流量に変化が生じたときに、電源１１から電気分解部３への電力の供給を遮断する。これにより、電解次亜水生成装置１では、空気供給ポンプ７から電解次亜水タンク５に供給される空気の流量に変化が生じたときに、電気分解部３への電力の供給が遮断されるため、電気分解部３の動作が停止する。したがって、電解次亜水生成装置１では、水素ガスの濃度が上昇し得る事態が発生したときには、水素ガスの生成が停止されるため、水素ガスの濃度の上昇を抑制することができる。

本実施形態では、流量監視部９は、空気搬送管Ｔ５の流路を絞るオリフィス１５と、オリフィス１５を挟んだ空気の流れの上流と下流との圧力差を検出する圧力検出部１９とを有している。この構成において、圧力検出部１９により検出された圧力差が所定の閾値を下回った場合、つまりダイアフラム２０が変移した場合に、電源１１から電気分解部３への電力の供給を遮断している。このように、流量監視部９では、オリフィス１５を挟んだ空気の流れの上流と下流との圧力差を検出し、この圧力差によりダイアフラム２０が変移することにより、空気の流量の変化を確実に捉えることができる。

本実施形態では、圧力検出部１９は、空気搬送管Ｔ５において二箇所に（２個）設けられている。これにより、例えば一方の圧力検出部１９に異常が発生して動作しない場合であっても、他方の圧力検出部１９が正常に動作する。このように、電解次亜水生成装置１では、流量監視部９においてフェールセーフの機能を持たせているため、更なる安全性の向上を図ることができる。

本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、電気分解部３として、電極筒３０と電極棒３２とを有する構成を一例に説明したが、電気分解部３の構成はこれに限定されない。

上記実施形態では、空気の流量の変化を検出する手段として圧力検出部１９を一例に説明したが、空気の流量の変化を検出する検出手段はその他の構成であってもよい。検出手段としては、例えば、空気搬送管Ｔ５を流れる空気により回転する回転羽を設け、この回転羽の回転により空気の流量の変化を検出するものであってもよい。また、検出手段としては、空気搬送管Ｔ５内に配置され、一定の流量以上となったとき揺動する弁を設け、当該弁が動作したときに、空気の流量の変化を検出するものであってもよい。

上記実施形態では、電解次亜水タンク５に空気供給ポンプ７が気体として空気を一例に説明したが、気体は空気以外であってもよい。気体としては、水素ガスを希釈するものであればよい。

上記実施形態では、圧力検出部１９が２個設けられている構成を一例に説明したが、圧力検出部１９は、１個以上設けられていればよい。

上記実施形態では、空気供給ポンプ７から電解次亜水タンク５に供給される空気の流量に変化が生じたときに、流量監視部９が電源１１から電気分解部３への電力の供給をスイッチ部２１により遮断する構成を一例に説明したが、電源１１から電気分解部３への電力の供給を遮断する構成はこれに限定されない。例えば、ＣＰＵ［Central Processing Unit］等を含んで構成される流量監視部において差圧の変化を検出した場合に、流量監視部が検出信号（電子信号）を出力し、電源１１と電気分解部３との間に設けられたスイッチが検出信号を受け取った場合に、そのスイッチが電源１１から電気分解部３への電力の供給を遮断する構成であってもよい。要は、電解次亜水タンク５に供給される空気の流量に変化が生じたときに、電源１１から電気分解部３への電力の供給が流量監視部により遮断される構成であればよい。

１…電解次亜水生成装置、３…電気分解部、５…電解次亜水タンク（貯留槽）、７…空気供給ポンプ（気体供給部）、９…流量監視部、１１…電源、１５…オリフィス、１９…圧力検出部、Ｔ３…ガス放出管（放出部）、Ｔ５…空気搬送管（接続管）。

Claims (5)

1. 塩水を電気分解して電解次亜水を生成する電解次亜水生成装置であって、
   前記塩水を導入して当該塩水を電気分解し、前記電解次亜水及び水素ガスを生成する電気分解部と、
   前記電気分解部において生成された前記電解次亜水及び前記水素ガスを導入して前記電解次亜水を貯留すると共に、前記水素ガスを放出する放出部を有する貯留槽と、
   前記貯留槽に気体を供給する気体供給部と、
   前記気体供給部から前記貯留槽に供給される前記気体の流量を監視する流量監視部と、を備える、電解次亜水生成装置。
2. 前記貯留槽と前記気体供給部とを接続する接続管を備え、
   前記流量監視部は、前記接続管を流れる前記気体の流量を監視する、請求項１に記載の電解次亜水生成装置。
3. 前記電気分解部に電力を供給する電源を備え、
   前記流量監視部は、前記気体供給部から前記貯留槽に供給される前記気体の流量に変化が生じたときに、前記電源から前記電気分解部への前記電力の供給を遮断する、請求項２に記載の電解次亜水生成装置。
4. 前記流量監視部は、
   前記接続管に設けられ、当該接続管の流路を絞るオリフィスと、
   前記オリフィスを挟んだ前記気体の流れの上流と下流との圧力差を検出する圧力検出部と、を有し、
   前記圧力検出部により検出された前記圧力差が所定の閾値を下回った場合に、前記電源から前記電気分解部への前記電力の供給を遮断する、請求項３に記載の電解次亜水生成装置。
5. 前記圧力検出部は、前記接続管において二箇所以上に設けられている、請求項４に記載の電解次亜水生成装置。

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