JP4036120B2 - 塩素発生装置 - Google Patents
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Description
【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、原水が供給される供給口、および内部で生成された塩素含有水を排出する排出口を有し、供給口および排出口以外が密閉された密閉容器と、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、密閉容器内に供給口を介して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。密閉容器内の塩素含有水は、排出口を介して排出される。また、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、供給口および排出口を除き、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(供給口)および孔19b(排出口)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出管路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
19a 孔(供給口)
19b 孔(排出口)
G 混合ガス(水素ガスおよび酸素ガス)
W 塩素含有水
Claims (1)
- 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供給口、および内部で生成された塩素含有水を排出する排出口を有し、当該供給口および当該排出口以外が密閉された密閉容器と、
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。
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