JP3646541B2 - 電解水供給装置における次亜塩素酸濃度管理方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電解助剤を添加した水を連続的に電気分解して生じた酸性水とアルカリ性水とを混合して混合水を生成する電解水供給装置に関し、特に混合水中の次亜塩素酸濃度を適正に管理する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プラス電極とマイナス電極とが対向して設置された電解槽に、食塩（NaCl) や塩化カリウム（KCl)などの電解助剤を添加した水（一般には水道水）を供給し、電極間に直流電圧を印加して水を電気分解して酸性水やアルカリ性水を生成する電解水供給装置が一般に知られている。その場合、プラス電極側には、殺菌成分である次亜塩素酸(HClO)を含んだ酸性水が生じ、マイナス電極側には、アルカリ性水が生じる。電解水の用途としては、殺菌作用のある酸性水は、酸性水のまま、あるいは弱酸性水（pH５〜６）として、医用殺菌や手指消毒などに、また洗浄作用のあるアルカリ性水は器具洗浄などに用いられる。
【０００３】
一方、酸性水は殺菌力は強いが、その反面金属への腐食性も強い。また、アルカリ性水は捨て水として廃棄される無駄が生じることも知られている。そこで、生成した酸性水とアルカリ性水とを再び混合して混合水として使用することも行われている。この混合水は弱アルカリ性を示し、殺菌力は酸性水ほど強力ではないが次亜塩素酸を含んでいるため、洗浄作用に加えて殺菌作用があり、タンクに貯留しておいて食品の洗浄などに利用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、タンク内に貯留した上記混合水に含まれる次亜塩素酸は、時間の経過に伴って濃度が次第に低下する。この濃度低下の度合いは貯留条件によって異なるが、生成直後の次亜塩素酸濃度を長期維持することは難しく、貯留後のタンク内の混合水が適正な次亜塩素酸濃度を有しているかどうかは不明である。その対策として、使用者に試薬を用いて定期的に次亜塩素酸濃度を測定してもらう方法があるが、この検査は手間がかかり、また実際に励行される保証もない。そのため、従来はタンク内の混合水の除菌効果は必ずしも明確ではなかった。
【０００５】
この発明の課題は、タンクに貯留した上記混合水の次亜塩素酸濃度を適正に管理することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明は、予め定めた前記混合水の生成直後の次亜塩素酸濃度及び前記混合水を放置したときの次亜塩素酸濃度の単位時間当たりの低下値と、計測により求めた前記混合水の前回の生成から今回の生成までの経過時間及び今回の生成量とから前記タンク内の前記混合水の現在の平均次亜塩素酸濃度を予測するものである（請求項１）。前記次亜塩素酸濃度の予測値が予め定めた基準値を下回ったら警報するようにするのがよい（請求項２）。これにより、使用者に前記タンク内の混合水の排水を促すが、排水せずに前記タンク内の混合水を前記電解槽に循環させ、再度電気分解するようにすれば、捨て水の無駄がなくなる（請求項３）。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明の実施に使用する電解水供給装置のシステム構成図である。図５において、電解槽１内にプラス電極２とマイナス電極３が対向して設置され、電解水の出口側には電極２，３間に分離板４が設けられている。装置には交流100Vが供給され、装置全体は制御部５で制御される。電源が投入されると電磁弁６及び７が開いて、流量計８を通して水道水の供給が開始され、同時に食塩水ポンプ９が起動して食塩水タンク１０の食塩水が給水管の途中から注入され、食塩の添加された水が電解槽１に送り込まれる。
【０００９】
一方、電源部１１で作られた直流電圧は電極２，３間に印加されており、電解槽１内の水は電気分解されて、プラス電極２の近傍では酸性水が生じ、マイナス電極３の近傍ではアルカリ性水が生じる。また同時に、酸性水側には次亜塩素酸が生じる。これらの酸性水及びアルカリ性水は分離板５の作用で互いに分離され、それぞれの取出口１ａ及び１ｂから配管を介して電解槽１外に別々に送り出される。酸性水及びアルカリ性水の出口配管にはそれぞれ三方弁１２及び１３が挿入され、これらの三方弁１２，１３の一方の出口は一つにまとめられて混合水タンク１４に導入されている。
【００１０】
電解槽１を出た次亜塩素酸を含む酸性水並びにアルカリ性水は、例えば各１リットル／分の流量で三方弁１２及び１３をそれぞれ経てその出口側の管内で混合され、例えば50リットルの容量を持つ混合水タンク１４に、例えば２リットル／分の流量で放出される。１４ａはドレンバルブである。混合水タンク１４内にはレベルセンサ１５が上下４個所に設置されており、液面が上から２番目のセンサ１５まで上昇すると装置が自動停止され、また上から３番目のセンサ１５まで下降すると再起動される。なお、最上位のセンサ１５は上記自動停止が故障した場合に再度自動停止を図るためのものであり、最下位のセンサ１５は上記再起動が故障して液面が更に下降した場合に、図示しない表示器にタンク１４の状態を表示させるためのものである。
【００１１】
タンク内の混合水を使用するには、押ボタン１６を押す。これにより、吐水ポンプ１７が起動するので、更にホース先端の手動バルブ１８を図示しないレバーを押して開くと、混合水がノズル１９から噴出する。一方、押ボタン２０を押すと、三方弁１２及び１３が切り換わり、電解水の生成中であれば直ちに、また停止中であれば生成が開始されて、吐水口２１及び２２から混合前の酸性水及びアルカリ性水がそれぞれ吐出される。それにより、酸性水あるいはアルカリ性水も単独で取り出すことができる。吐水ポンプ１７の吐出側は三方弁２３を介して電磁弁７の上流側に接続され、その切換により後述するようにタンク１４内の混合水を電解槽１側に循環させられるようになっている。
【００１２】
ここで、制御部５は、次に示す数式１によりタンク１４内の混合水の平均次亜塩素酸濃度の予測値Ｐ(ppm) を演算する。
【００１３】
【数１】
Ｐn ＝｛（Ｐn-1 −Ｔb ・Ｓh /24)・（Ｘt −Ｘs ）＋Ｓf ・Ｘs ）｝/ Ｘt
ただし、Ｓh (ppm) は混合水を１日（24時間) 放置したときの次亜塩素酸濃度の低下値、またＳf (ppm) は生成直後の混合水の次亜塩素酸濃度で、これらはいずれも実験により予め定め、制御部５の図示しない記憶部に設定入力しておく。Ｔb （時間）は混合水の前回の生成から今回の生成までの経過時間で制御部５が内蔵する図示しないタイマで計測する。Ｘs （リットル）は混合水の今回の生成量で、流量計８により計測する。Ｘt （リットル）はタンク１４の容量（満タン時の混合水の量）で、図１の実施の形態では50リットルである。Ｐn (ppm) は今回の濃度、Ｐn-1 は前回の濃度で初回はＳf と同じになる。なお、混合水の生成時間は、タンク１４が空の状態からでも例えば図１の実施の形態では高々25分程度であるのに対し、放置による混合水の濃度低下の速度はもっと緩慢なので、上記経過時間Ｔb の計測の起点は混合水生成の開始時点又は終了時点のいずれでも濃度予測の大勢に影響はない。
【００１４】
数式１において、（Ｐn-1 −Ｔb ・Ｓh /24)はタンク１４内の混合水が使用により減少して装置が起動した時点で、タンク１４内に残存していた混合水の次亜塩素酸濃度、（Ｘt −Ｘs ）は残存していた混合水の量である。装置の起動により次亜塩素酸濃度Ｓf の混合水が新たにＸs だけ生成されてタンク１４が満タンになり装置が停止した時点で、タンク１４内の水量Ｘt の内、（Ｘt −Ｘs ）は濃度（Ｐn-1 −Ｔb ・Ｓh /24)であり、Ｘs は濃度Ｓf となる。従って、各濃度とその水量の積の和（数式１の分子）をタンク１４内の全水量Ｘt で除したＰn は、装置が停止した時点のタンク１４内の混合水の平均次亜塩素酸濃度の予測値を示すことになる。
【００１５】
そこで、演算部５は、予測値Ｐn が除菌に必要な最低濃度（基準値）、例えば10ppm を下回ったら、図示しない表示器にその旨警報する。この警報により、使用者は押ボタン１６を操作してポンプ１７を運転し、タンク１４内の混合水をノズル１９から排出する。あるいは押ボタン２４を操作して、装置を例えば25分循環運転する。これにより、三方弁２３が電解槽１側に切り換えられ、電磁弁９が開くとともにポンプ１７が起動し、タンク１４内の混合水は電解槽１を通して循環する。同時に、通常運転と同様に電極２，３間に電圧が印加され、かつ食塩水ポンプ９が起動して循環混合水の再電解が行われる。これにより、次亜塩素酸濃度を再び高めることができるとともに、次亜塩素酸濃度が低下した混合水の再利用により、捨て水の発生を抑えることができる。
【００１６】
一方、式１において、混合水の生成が行われない期間（Ｘs ＝０）は、Ｐn ＝（Ｐn-1 −Ｔb ・Ｓh /24)となり、その期間Ｔb が長くなると混合水の補充が行われる前に次亜塩素酸濃度が基準値以下に低下してしまうことも考えられる。そこで、使用量が少ない装置では、例えば２日間（Ｔb ＝48）混合水の生成が行われない場合には警報するようにすれば、混合水の補充が行われない場合の次亜塩素酸濃度の過度の低下を回避することができる。ちなみに、その場合は、Ｐn ＝( Ｐn-1 −2 Ｓh ) となる。なお、図示実施の形態では、電解槽１で生じた酸性水とアルカリ性水とを電解槽１の外部で混合して混合水を生成する例を示したが、この発明は、電解槽内で酸性水とアルカリ性水とを生じさせた後、これらを分離することなく電解槽内で混合して取り出す装置についても適用可能である。
【００１７】
【発明の効果】
以上の通り、この発明によれば、次亜塩素酸濃度の経時変化を予測管理することにより、タンク内に貯留した混合水の次亜塩素酸濃度を常に基準値以上に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施に使用する電解水供給装置のシステム構成図である。
【符号の説明】
１ 電解槽
２ プラス電極
３ マイナス電極
４ 分離板
６ 電磁弁
７ 電磁弁
８ 流量計
９ 食塩水ポンプ
１０ 食塩水タンク
１２ 三方弁
１３ 三方弁
１４ 混合水タンク
１５ レベルセンサ
１６ 押ボタン
１７ 吐水ポンプ
１８ 手動バルブ
１９ ノズル
２０ 押ボタン
２１ 酸性水吐水口
２２ アルカリ性水吐水口
２３ 三方弁
２４ 押ボタン
【発明の属する技術分野】
この発明は、電解助剤を添加した水を連続的に電気分解して生じた酸性水とアルカリ性水とを混合して混合水を生成する電解水供給装置に関し、特に混合水中の次亜塩素酸濃度を適正に管理する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プラス電極とマイナス電極とが対向して設置された電解槽に、食塩（NaCl) や塩化カリウム（KCl)などの電解助剤を添加した水（一般には水道水）を供給し、電極間に直流電圧を印加して水を電気分解して酸性水やアルカリ性水を生成する電解水供給装置が一般に知られている。その場合、プラス電極側には、殺菌成分である次亜塩素酸(HClO)を含んだ酸性水が生じ、マイナス電極側には、アルカリ性水が生じる。電解水の用途としては、殺菌作用のある酸性水は、酸性水のまま、あるいは弱酸性水（pH５〜６）として、医用殺菌や手指消毒などに、また洗浄作用のあるアルカリ性水は器具洗浄などに用いられる。
【０００３】
一方、酸性水は殺菌力は強いが、その反面金属への腐食性も強い。また、アルカリ性水は捨て水として廃棄される無駄が生じることも知られている。そこで、生成した酸性水とアルカリ性水とを再び混合して混合水として使用することも行われている。この混合水は弱アルカリ性を示し、殺菌力は酸性水ほど強力ではないが次亜塩素酸を含んでいるため、洗浄作用に加えて殺菌作用があり、タンクに貯留しておいて食品の洗浄などに利用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、タンク内に貯留した上記混合水に含まれる次亜塩素酸は、時間の経過に伴って濃度が次第に低下する。この濃度低下の度合いは貯留条件によって異なるが、生成直後の次亜塩素酸濃度を長期維持することは難しく、貯留後のタンク内の混合水が適正な次亜塩素酸濃度を有しているかどうかは不明である。その対策として、使用者に試薬を用いて定期的に次亜塩素酸濃度を測定してもらう方法があるが、この検査は手間がかかり、また実際に励行される保証もない。そのため、従来はタンク内の混合水の除菌効果は必ずしも明確ではなかった。
【０００５】
この発明の課題は、タンクに貯留した上記混合水の次亜塩素酸濃度を適正に管理することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明は、予め定めた前記混合水の生成直後の次亜塩素酸濃度及び前記混合水を放置したときの次亜塩素酸濃度の単位時間当たりの低下値と、計測により求めた前記混合水の前回の生成から今回の生成までの経過時間及び今回の生成量とから前記タンク内の前記混合水の現在の平均次亜塩素酸濃度を予測するものである（請求項１）。前記次亜塩素酸濃度の予測値が予め定めた基準値を下回ったら警報するようにするのがよい（請求項２）。これにより、使用者に前記タンク内の混合水の排水を促すが、排水せずに前記タンク内の混合水を前記電解槽に循環させ、再度電気分解するようにすれば、捨て水の無駄がなくなる（請求項３）。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明の実施に使用する電解水供給装置のシステム構成図である。図５において、電解槽１内にプラス電極２とマイナス電極３が対向して設置され、電解水の出口側には電極２，３間に分離板４が設けられている。装置には交流100Vが供給され、装置全体は制御部５で制御される。電源が投入されると電磁弁６及び７が開いて、流量計８を通して水道水の供給が開始され、同時に食塩水ポンプ９が起動して食塩水タンク１０の食塩水が給水管の途中から注入され、食塩の添加された水が電解槽１に送り込まれる。
【０００９】
一方、電源部１１で作られた直流電圧は電極２，３間に印加されており、電解槽１内の水は電気分解されて、プラス電極２の近傍では酸性水が生じ、マイナス電極３の近傍ではアルカリ性水が生じる。また同時に、酸性水側には次亜塩素酸が生じる。これらの酸性水及びアルカリ性水は分離板５の作用で互いに分離され、それぞれの取出口１ａ及び１ｂから配管を介して電解槽１外に別々に送り出される。酸性水及びアルカリ性水の出口配管にはそれぞれ三方弁１２及び１３が挿入され、これらの三方弁１２，１３の一方の出口は一つにまとめられて混合水タンク１４に導入されている。
【００１０】
電解槽１を出た次亜塩素酸を含む酸性水並びにアルカリ性水は、例えば各１リットル／分の流量で三方弁１２及び１３をそれぞれ経てその出口側の管内で混合され、例えば50リットルの容量を持つ混合水タンク１４に、例えば２リットル／分の流量で放出される。１４ａはドレンバルブである。混合水タンク１４内にはレベルセンサ１５が上下４個所に設置されており、液面が上から２番目のセンサ１５まで上昇すると装置が自動停止され、また上から３番目のセンサ１５まで下降すると再起動される。なお、最上位のセンサ１５は上記自動停止が故障した場合に再度自動停止を図るためのものであり、最下位のセンサ１５は上記再起動が故障して液面が更に下降した場合に、図示しない表示器にタンク１４の状態を表示させるためのものである。
【００１１】
タンク内の混合水を使用するには、押ボタン１６を押す。これにより、吐水ポンプ１７が起動するので、更にホース先端の手動バルブ１８を図示しないレバーを押して開くと、混合水がノズル１９から噴出する。一方、押ボタン２０を押すと、三方弁１２及び１３が切り換わり、電解水の生成中であれば直ちに、また停止中であれば生成が開始されて、吐水口２１及び２２から混合前の酸性水及びアルカリ性水がそれぞれ吐出される。それにより、酸性水あるいはアルカリ性水も単独で取り出すことができる。吐水ポンプ１７の吐出側は三方弁２３を介して電磁弁７の上流側に接続され、その切換により後述するようにタンク１４内の混合水を電解槽１側に循環させられるようになっている。
【００１２】
ここで、制御部５は、次に示す数式１によりタンク１４内の混合水の平均次亜塩素酸濃度の予測値Ｐ(ppm) を演算する。
【００１３】
【数１】
Ｐn ＝｛（Ｐn-1 −Ｔb ・Ｓh /24)・（Ｘt −Ｘs ）＋Ｓf ・Ｘs ）｝/ Ｘt
ただし、Ｓh (ppm) は混合水を１日（24時間) 放置したときの次亜塩素酸濃度の低下値、またＳf (ppm) は生成直後の混合水の次亜塩素酸濃度で、これらはいずれも実験により予め定め、制御部５の図示しない記憶部に設定入力しておく。Ｔb （時間）は混合水の前回の生成から今回の生成までの経過時間で制御部５が内蔵する図示しないタイマで計測する。Ｘs （リットル）は混合水の今回の生成量で、流量計８により計測する。Ｘt （リットル）はタンク１４の容量（満タン時の混合水の量）で、図１の実施の形態では50リットルである。Ｐn (ppm) は今回の濃度、Ｐn-1 は前回の濃度で初回はＳf と同じになる。なお、混合水の生成時間は、タンク１４が空の状態からでも例えば図１の実施の形態では高々25分程度であるのに対し、放置による混合水の濃度低下の速度はもっと緩慢なので、上記経過時間Ｔb の計測の起点は混合水生成の開始時点又は終了時点のいずれでも濃度予測の大勢に影響はない。
【００１４】
数式１において、（Ｐn-1 −Ｔb ・Ｓh /24)はタンク１４内の混合水が使用により減少して装置が起動した時点で、タンク１４内に残存していた混合水の次亜塩素酸濃度、（Ｘt −Ｘs ）は残存していた混合水の量である。装置の起動により次亜塩素酸濃度Ｓf の混合水が新たにＸs だけ生成されてタンク１４が満タンになり装置が停止した時点で、タンク１４内の水量Ｘt の内、（Ｘt −Ｘs ）は濃度（Ｐn-1 −Ｔb ・Ｓh /24)であり、Ｘs は濃度Ｓf となる。従って、各濃度とその水量の積の和（数式１の分子）をタンク１４内の全水量Ｘt で除したＰn は、装置が停止した時点のタンク１４内の混合水の平均次亜塩素酸濃度の予測値を示すことになる。
【００１５】
そこで、演算部５は、予測値Ｐn が除菌に必要な最低濃度（基準値）、例えば10ppm を下回ったら、図示しない表示器にその旨警報する。この警報により、使用者は押ボタン１６を操作してポンプ１７を運転し、タンク１４内の混合水をノズル１９から排出する。あるいは押ボタン２４を操作して、装置を例えば25分循環運転する。これにより、三方弁２３が電解槽１側に切り換えられ、電磁弁９が開くとともにポンプ１７が起動し、タンク１４内の混合水は電解槽１を通して循環する。同時に、通常運転と同様に電極２，３間に電圧が印加され、かつ食塩水ポンプ９が起動して循環混合水の再電解が行われる。これにより、次亜塩素酸濃度を再び高めることができるとともに、次亜塩素酸濃度が低下した混合水の再利用により、捨て水の発生を抑えることができる。
【００１６】
一方、式１において、混合水の生成が行われない期間（Ｘs ＝０）は、Ｐn ＝（Ｐn-1 −Ｔb ・Ｓh /24)となり、その期間Ｔb が長くなると混合水の補充が行われる前に次亜塩素酸濃度が基準値以下に低下してしまうことも考えられる。そこで、使用量が少ない装置では、例えば２日間（Ｔb ＝48）混合水の生成が行われない場合には警報するようにすれば、混合水の補充が行われない場合の次亜塩素酸濃度の過度の低下を回避することができる。ちなみに、その場合は、Ｐn ＝( Ｐn-1 −2 Ｓh ) となる。なお、図示実施の形態では、電解槽１で生じた酸性水とアルカリ性水とを電解槽１の外部で混合して混合水を生成する例を示したが、この発明は、電解槽内で酸性水とアルカリ性水とを生じさせた後、これらを分離することなく電解槽内で混合して取り出す装置についても適用可能である。
【００１７】
【発明の効果】
以上の通り、この発明によれば、次亜塩素酸濃度の経時変化を予測管理することにより、タンク内に貯留した混合水の次亜塩素酸濃度を常に基準値以上に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施に使用する電解水供給装置のシステム構成図である。
【符号の説明】
１ 電解槽
２ プラス電極
３ マイナス電極
４ 分離板
６ 電磁弁
７ 電磁弁
８ 流量計
９ 食塩水ポンプ
１０ 食塩水タンク
１２ 三方弁
１３ 三方弁
１４ 混合水タンク
１５ レベルセンサ
１６ 押ボタン
１７ 吐水ポンプ
１８ 手動バルブ
１９ ノズル
２０ 押ボタン
２１ 酸性水吐水口
２２ アルカリ性水吐水口
２３ 三方弁
２４ 押ボタン
Claims (3)
- プラス電極とマイナス電極とが対向して設置された電解槽に電解助剤を添加した水を供給し、前記電極間に直流電圧を印加して前記水を電気分解し、前記プラス電極側に酸性水を生じさせ、前記マイナス電極側にアルカリ性水を生じさせるとともに、前記酸性水とアルカリ性水とを混合して次亜塩素酸を含む混合水を生成し、この混合水をタンクに貯留して使用する電解水供給装置における次亜塩素酸濃度管理方法において、
予め定めた前記混合水の生成直後の次亜塩素酸濃度及び前記混合水を放置したときの次亜塩素酸濃度の単位時間当たりの低下値と、計測により求めた前記混合水の前回の生成から今回の生成までの経過時間及び今回の生成量とから前記タンク内の前記混合水の現在の平均次亜塩素酸濃度を予測することを特徴とする電解水供給装置における次亜塩素酸濃度管理方法。 - 前記次亜塩素酸濃度の予測値が予め定めた基準値を下回ったら警報することを特徴とする請求項１記載の電解水供給装置における次亜塩素酸濃度管理方法。
- 前記次亜塩素酸濃度の予測値が予め定めた基準値を下回ったら前記タンク内の混合水を前記電解槽に循環させ、再度電気分解することを特徴とする請求項１記載の電解水供給装置における次亜塩素酸濃度管理方法。
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|---|---|---|---|
| JP29668998A JP3646541B2 (ja) | 1998-10-19 | 1998-10-19 | 電解水供給装置における次亜塩素酸濃度管理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP29668998A JP3646541B2 (ja) | 1998-10-19 | 1998-10-19 | 電解水供給装置における次亜塩素酸濃度管理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000117253A JP2000117253A (ja) | 2000-04-25 |
| JP3646541B2 true JP3646541B2 (ja) | 2005-05-11 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29668998A Expired - Fee Related JP3646541B2 (ja) | 1998-10-19 | 1998-10-19 | 電解水供給装置における次亜塩素酸濃度管理方法 |
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1998
- 1998-10-19 JP JP29668998A patent/JP3646541B2/ja not_active Expired - Fee Related
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