JP4435601B2 - 電解質水溶液の調製装置 - Google Patents

Description

本発明は、有隔膜電解槽に被電解水として供する希薄食塩水等、水に電解質を溶解してなる所定濃度の電解質水溶液を調製するための電解質水溶液の調製装置に関する。

所定濃度の電解質水溶液を調製する調製装置の一形式として、電解質の高濃度水溶液を貯留する貯留タンクと、高濃度水溶液を希釈する原水を継続して導入して導出する混合管路と、貯留タンクと混合管路の途中に連結されて貯留タンクに貯留する高濃度水溶液を混合管路に導入する導入管路を備え、貯留タンクに貯留する高濃度水溶液を導入管路を通して混合管路の途中に導入して同混合管路を流通する原水に混合し、同混合管路で電解質の低濃度水溶液を調製して導出させる形式の電解質水溶液の調製装置がある。当該形式の電解質水溶液の調製装置においては、貯留タンクに貯留する高濃度水溶液を混合管路に導入するための手段としては定量ポンプが採用されていて、定量ポンプは導入管路に介装されている（特許文献１を参照）。
特開平１１−３１９８３０号公報。

ところで、当該形式の電解質水溶液の調製装置においては、混合管路に継続して導入される原水の導入容量が一時的または経時的に変動することがあり、これを放置する場合には、調製された電解質水溶液の濃度も原水の導入容量に応じて一時的または経時的に変動するという問題がある。また、当該形式の電解質水溶液の調製装置においては、電解質水溶液の調製容量をその使用量に対応して増大または減少させたい場合があり、これに対処するには、定量ポンプの吐出量を大幅に変更しなければならないという問題がある。

これらの問題に対処するには、定量ポンプとして吐出容量可変型の定量ポンプを採用することが不可欠ではあるが、前者の問題に対処するには、定量ポンプの吐出容量を原水の導入容量の変動に応じて変更するための制御装置が必要となる。また、後者の問題に対処するには、定量ポンプの吐出容量の変更幅には自ずと限界があって、電解質水溶液の調製容量の大幅な増大または減少には対処し得ない場合がある。

本発明の目的は、これらの問題に対処することにあり、貯留タンクに貯留されている高濃度水溶液を混合管路に導入するための手段として、従来の定量ポンプに代わる導入手段を採用して、定量ポンプを廃止することによって、これらの問題に対処するものである。

本発明は、電解質水溶液の調製装置に関する。本発明に係る電解質水溶液の調製装置は、電解質の高濃度水溶液を貯留する貯留タンクと、前記高濃度水溶液を希釈する原水を導入して導出する混合管路と、前記貯留タンクと前記混合管路の途中に連結されて同混合管路に前記貯留タンクに貯留する前記高濃度水溶液を導入する導入管路を備え、前記貯留タンクに貯留する前記高濃度水溶液を前記導入管路を通して前記混合管路の途中に導入して同混合管路を流通する原水に混合し、同混合管路で電解質の低濃度水溶液を調製して導出させる形式の電解質水溶液の調製装置である。

しかして、本発明に係る電解質水溶液の調製装置においては、前記混合管路と前記導入管路の連結部に、前記導入管路が開口し前記混合管路を流通する原水の流速に応じて負圧を発生させる吸入機構部を備え、前記吸入機構部は、前記導入管路の開口部と協働して前記貯留タンクに貯留する前記高濃度水溶液を前記混合管路に導入する導入手段を構成し、前記導入手段は、前記導入管路の開口部の開度を調整可能なバルブ機構に構成されていることを特徴とするものである。
本発明に係る

本発明に係る電解質水溶液の調製装置においては、前記導入手段は、前記混合管路の途中に介装される流通管および弁体とからなり、前記流通管は、長手方向の中間部を基準として上流側内孔および下流側内孔を有する管本体と、前記管本体の長手方向の中間部から直交状に延びる連結管部を備え、前記上流側内孔は上流端側から下流端側に段階的に縮径する段付き内孔に形成されているとともに、前記下流側内孔は上流端側から下流端側に漸次拡径する長円錐形状に形成されており、前記弁体は、上流端側から下流端側に漸次縮径する長円錐形状を呈する内孔を有して前記管本体の前記上流側内孔に液密的かつ進退可能に螺合されて、同弁体の下流端側が前記管本体の下流側内孔の上流端側に離間した状態で臨んでいる構成とすることができる。

本発明に係る電解質水溶液の調製装置においては、貯留タンクに貯留されている高濃度水溶液を混合管路に導入するための導入手段が、混合管路の途中に設けた吸入機構部と、同吸入機構部に開口する導入管路の開口部にて構成されている。当該導入手段においては、吸入機構部にて発生する負圧が導入管路内の高濃度水溶液に作用して、貯留タンクに貯留されている高濃度水溶液を混合管路に導入すべく機能する。

すなわち、原水が混合管路に継続して導入されている場合には、吸入機構部には、混合管路を流通する原水の流速に応じた負圧が発生する。当該負圧は、導入管路内の高濃度水溶液に作用し、当該負圧の作用にて、導入管路内の高濃度水溶液が混合管路に導入されて、混合管路を継続して流通している原水に継続して混合される。これにより、当該混合管路では、設定された容量の原水と設定された容量の高濃度水溶液が均一の混合して、設定された一定濃度の低濃度水溶液が生成されて導出される。

ところで、当該導入手段においては、高濃度水溶液を導入すべく作用する負圧は、混合管路を流通する原水の流速に応じて発生するため、原水に導入される高濃度水溶液の導入容量は、原水の導入容量の変動に対応するものとなる。このため、当該調製装置においては、原水の導入容量に一時的または継続的な変動が生じても、導入管路を通して導入される高濃度水溶液の導入容量は原水の導入容量の変動に応じて変動し、調製される低濃度水溶液は常に設定された一定濃度のものとなる。

また、当該調製装置においては、電解質水溶液の調製容量を増量または減量させる場合には、混合管路に継続して導入する原水の導入容量を、電解質水溶液の調製容量に応じて増量または減量させる。これにより、混合管路を継続して流通する原水の流速は、同原水の増量または減量に応じて増速または減速する。このため、当該導入手段においては、高濃度水溶液を導入すべく作用する負圧が、混合管路を流通する原水の流速の増速または減速に応じて発生し、原水に継続して導入される高濃度水溶液の導入容量は、原水の導入容量の増量または減量に対応した量になる。このため、当該調製装置においては、電解質水溶液の調製容量の増量または減量に対しても、十分に対応させることができる。

当該調製装置においては、当該吸入機構部を構成する導入手段を、導入管路の開口部の開度を調整可能なバルブ機構に構成している。当該導入手段をこのように構成すれば、電解質水溶液の調製容量を大幅に増量または減量させる場合には、バルブ機構により、導入管路の開口部の開度を予め電解質水溶液の調製容量の増減にあわせて調整することができて、電解質水溶液の調製容量の大幅な増減に的確に対処することができる。

従って、本発明に係る電解質水溶液の調製装置によれば、従来不可欠であった定量ポンプの使用を廃止することができ、定量ポンプの使用に起因する上記した各問題を解消することができる。本発明に係る電解質水溶液の調製装置は、電解質として、塩化ナトリウムまたは塩化カリウムを主要成分とする無機塩を採用することにより、有隔膜電解に供される被電解水を好適に調製することができる。

本発明は、電解質水溶液の調製装置に関する。図１には、本発明に係る電解質水溶液の調製装置の一実施形態を示している。当該実施形態に係る電解質水溶液の調製装置は、有隔膜電解槽に供する被電解水である希薄食塩水を調製する装置であり、当該調製装置を構成する混合管路は、電解水生成装置を構成する被電解水の供給管路に接続されている。すなわち、当該調製装置は、電解水生成装置と一体に構成されている。

電解水生成装置１０は、有隔膜電解槽１０ａを主要構成部品とするもので、有隔膜電解槽１０ａは、槽本体１１と、槽本体１１内の中央部に配設されて槽本体１１の内部を２つの区画室に区画するイオン透過能を有する隔膜１２と、各区画室に配設されて各区画室を各電解室Ｒ1，Ｒ2に形成する一対の電極１３ａ，１３ｂを備えている。各電解室Ｒ1，Ｒ2にあっては、例えば、電解室Ｒ1は陽極室に形成され、電解室Ｒ2は陰極室に形成されている。

当該有隔膜電解槽１０ａにおいては、各電解室Ｒ1，Ｒ2の下流側に各流出管路１４，１５が接続され、かつ、各電解室Ｒ1，Ｒ2の上流側に供給管路１６の各分岐管路１６ａ，１６ｂが接続されている。供給管路１６は、その上流側端部にて、後述する調製装置２０を構成する混合管路の下流側端部に接続されている。従って、供給管路１６は、当該調製装置２０で調製された希薄食塩水を被電解水として、有隔膜電解槽１０ａの各電解室Ｒ1，Ｒ2に供給すべく機能する。また、各流出管路１４，１５においては、流出管路１４にあっては、電解室Ｒ1にて生成された電解生成水（例えば電解生成酸性水）を電解室Ｒ1から流出すべく機能し、かつ、流出管路１５にあっては、電解室Ｒ2にて生成された電解生成水（例えば電解生成アルカリ性水）を電解室Ｒ2から流出すべく機能する。

調製装置２０は、貯留タンク２１と、混合管路２２と、導入管路２３と、導入手段２０ａを備える構成となっている。貯留タンク２１は、飽和食塩水等、一定濃度の高濃度食塩水を貯留している。高濃度食塩水は、被電解水である希薄食塩水を調製するたの原液である。混合管路２２は、水道水等の水源に接続されているもので、水源から供給される一般水を、例えば浄水器等で処理されて、原水として継続して導入すべく機能する。当該供給管路２２においては、その途中に、貯留タンク２１に貯留されている高濃度食塩水が、後述する導入手段２０ａを介して継続して導入される。高濃度食塩水は流通する原水に継続して混合され、均一に混合されて設定された一定濃度の低濃度食塩水（希薄食塩水）を生成する。当該混合管路２２は、当該希薄食塩水を被電解水として導出すべく機能する。

当該調製装置２０においては、導入管路２３は、その上流側端部にて貯留タンク２１に接続され、かつ、その下流側端部にて混合管路２２の途中に配設されている導入手段２０ａを介して接続されている。これにより、導入管路２３は、貯留タンク２１内の高濃度食塩水を導入手段２０ａを介して、混合管路２２の途中に導入すべく機能する。なお、導入管路２３の途中には開閉バルブ２４が介装されている。

導入手段２０ａは、図２に示すように、流通管２５と弁体２６にて構成されている。流通管２５および弁体２６は、混合管路２２の途中の一部を構成する。

導入手段２０ａを構成する流通管２５は、管本体２５ａと、管本体２５ａの長手方向の途中から延びる連結管部２５ｂにて構成されている。管本体２５ａは、その軸心を中心とする上流側内孔２５ｃおよび下流側内孔２５ｄを備え、かつ、連結管部２５ｂは、その軸心を中心とする連通孔２５ｅを備えている。上流側内孔２５ｃは、外側の大径内孔部２５ｃ1、中間の中径内孔部２５ｃ2、および、内側の小径内孔部２５ｃ3からなり、大径内孔部２５ｃ1は所定長さのネジ孔に形成されている。また、上流側内孔２５ｃにおける下流端側の小径内孔部２５ｃ3には、連結管部２５ｂの連通孔２５ｅが直交した状態で開口している。管本体２５ａが有する下流側内孔２５ｄは、下流端側に沿って漸次拡径する長円錐形状を呈するもので、上流端側の小径開口部が、上流側内孔２５ｃの小径内孔部２５ｃ3に開口している。

導入手段２０ａを構成する弁体２６は、流通管２５の管本体２５ａにおける上流側内孔２５ｃに嵌合可能な段付き筒状のもので、その中間部の外周には、上流側内孔２５ｃの大径内孔部２５ｃ1（ネジ孔）に螺合可能なネジ部２６ａに形成されている。また、弁体２６は、その軸心を中心として長手方向に延びる内孔２６ｂを備えている。内孔２６ｂは、上流端側から下流端側に漸次縮径する長円錐形状に形成されている。弁体２６は、流通管２５の管本体２５ａにおける上流側内孔２５ｃに嵌合された状態で、管本体２５ａの大径内孔部２５ｃ1（ネジ孔）に進退可能に螺着されていて、その下流端が管本体２５ａの小径内孔部２５ｃ3に臨んで開口している。

弁体２６は、この螺着状態では、流通管２５の連結管部２５ｂにおける連通孔２５ｅの開口部に臨んでいて、連通孔２５ｅの小径内孔部２５ｃ3に対する開口度合いを所定の値に規定している。連通孔２５ｅの小径内孔部２５ｃ3に対する開口度合いを連通孔２５ｅの開口度と称するが、当該開口度は、弁体２６を螺合して進退させることにより、任意に調整することができる。

弁体２６を流通管２５に螺着して構成された導入手段２０ａにおいては、弁体２６の上流端側が混合管路２２を構成する上流側管路部２２ａに連結され、かつ、流通管２５の下流端側が混合管路２２を構成する下流側管路部２２ｂに連結される。導入手段２０ａは、この状態で、混合管路２２の途中に介装された状態にあり、混合管路２２の途中の部位を構成している。また、混合管路２２の途中に介装されている導入手段２０ａにおいては、流通管２５の連結管部２５ｂが、貯留タンク２１に接続されている導入管路２３の下流端側に連結されている。これにより、当該調製装置２０が構成されている。

当該調製装置２０においては、原水が混合管路２２に継続して導入されて、混合管路２２の上流側管路部２２ａから、導入手段２０ａを構成する弁体２６の内孔２６ｂ、流通管２５の管本体２５ａにおける小径内孔部２５ｃ3、管本体２５ａの下流側内孔２５ｄ、および、混合管路２２の下流側管路部２２ｂを流通して導出される。この間、当該導入手段２０ａにおいては、弁体２６の下流側端部が臨む管本体２５ａの小径内孔部２５ｃ3に、流通する原水の流速に応じた負圧が発生する。当該負圧は、導入管路２３内の高濃度水溶液に作用する。導入管路２３内の高濃度水溶液は、当該負圧の作用によって、流通管２５ａの小径内孔部２５ｃ3に導入される。高濃度食塩水の導入容量は、原水の導入容量に対応するものである。

当該調製装置２０を構成する貯留タンク２１には、食塩と原水とで生成された飽和食塩水等の一定濃度の高濃度食塩水が貯留されていて、当該電解水生成装置１０の電解運転時には、水道管から例えば浄水器を経て浄化された原水が、混合管路２２の上流側管路部２２ａに継続して導入される。継続して導入された原水は、導入手段２０ａ内を流通して、混合管路２２の下流側管路部２２ｂから継続して流出される。

この間、当該導入手段２０ａにおいては、導入手段２０ａ内を流通する原水の流通作用により負圧が発生し、当該負圧が導入管路２３内の高濃度食塩水に吸入作用して、貯留タンク２１内に貯留する高濃度食塩水を、導入管路２３を通して、導入手段２０ａの管本体２５ａの小径内孔部２５ｃ3に継続して導入し、流通する原水に混合させる。原水と高濃度食塩水とは、管本体２５ａの下流側内孔２５ｄを流通する間に均一の混合されて、設定された一定濃度の低濃度食塩水（希薄食塩水）となる。当該希薄食塩水は、被電解水として、電解水生成装置１０を構成する供給管路１６を経て、有隔膜電解槽１０ａの各電解室Ｒ1，Ｒ2に供給される。

当該電解水生成装置１０においては、有隔膜電解槽１０ａの各電解室Ｒ1，Ｒ2に供給された被電解水は電解されて、電解室Ｒ1では電解生成酸性水が生成され、かつ、電解室Ｒ2では電解生成アルカリ性水が生成される。電解室Ｒ1にて生成された電解生成酸性水は、電解室Ｒ1から流出管路１４を経て流出され、かつ、電解室Ｒ2にて生成された電解生成アルカリ性水は、電解室Ｒ2から流出管路１５を経て流出する。

ところで、当該調製装置２０においては、貯留タンク２１内に貯留する高濃度食塩水を混合管路２２内に導入する導入手段として、従来の定量ポンプに代えて、導入手段２０ａを採用している。当該導入手段２０ａにおいては、高濃度食塩水を導入すべく作用する負圧が、混合管路２２の上流側管路部２２ａと下流側管路部２２ｂ間を継続して流通する原水の流速に応じて発生するため、原水に継続して導入される高濃度食塩水の導入容量は、原水の導入容量の変動に対応するものとなる。このため、当該導入手段２０ａにおいては、原水の導入容量に変動が生じても高濃度食塩水の導入容量はこれに応じて変動し、調製される低濃度食塩水は常に設定された一定濃度のものとなる。

また、当該調製装置２０においては、低濃度食塩水の調製容量を増量または減量させる場合には、混合管路２２へ導入する原水の導入容量を低濃度食塩水の調製容量に応じて増量または減量させる。これにより、混合管路２２に介装されている導入手段２０ａ内を流通する原水の流速は、同原水の増量または減量に応じて増速または減速する。このため、当該導入手段２０ａにおいては、高濃度食塩水を導入すべく吸入作用する負圧が、導入手段２０ａ内を流通する原水の流速の増速または減速に応じて発生し、原水に継続して導入される高濃度水溶液の導入容量は、原水の導入容量の増量または減量に対応した量になる。このため、当該調製装置２０においては、低濃度食塩水の調製容量の増量または減量にも十分に対応させることができる。

当該調製装置２０においては、当該導入手段２０ａは、導入管路２３の開口部の開度を調整可能なバルブ機構を構成する弁体２６を備えている。このため、低濃度食塩水の調製容量を大幅に増量または減量させる場合には、弁体２６を導入管路２３の開口部に対して進退させて、予め、導入管路２３の開口部の開度を低濃度食塩水の調製容量の増減にあわせて調整することができて、低濃度食塩水の調製容量の大幅な増減にも的確に対処することができる。

本発明の一実施形態に係る調製装置およびこれと一体の電解水生成装置を概略的に示す概略構成図である。 同調製装置を構成する導入手段を示す縦断面図である。

符号の説明

１０…電解水生成装置、１０ａ…有隔膜電解槽、１１…槽本体、１２…隔膜、１３ａ，１３ｂ…電極、１４，１５…流出管路、１６…供給管路、１６ａ，１６ｂ…分岐管路、Ｒ1，Ｒ2…電解室、２０…調製装置、２０ａ…導入手段、２１…貯留タンク、２２…混合管路、２２ａ…上流側管路部、２２ｂ…下流側管路部、２３…導入管路、２４…開閉バルブ、２５…流通管、２５ａ…管本体、２５ｂ…連結管部、２５ｃ…上流側内孔、２５ｃ1…大径内孔部（ネジ孔）、２５ｃ2…中径内孔部、２５ｃ3…小径内孔部、２５ｄ…下流側内孔、２５ｅ…連通孔、２６…弁体、２６ａ…ネジ部、２６ｂ…内孔。

Claims (3)

1. 電解質の高濃度水溶液を貯留する貯留タンクと、前記高濃度水溶液を希釈する原水を継続して導入して導出する混合管路と、前記貯留タンクと前記混合管路の途中に連結されて同混合管路に前記貯留タンクに貯留する前記高濃度水溶液を導入する導入管路を備え、前記貯留タンクに貯留する前記高濃度水溶液を前記導入管路を通して前記混合管路の途中に導入して同混合管路を流通する原水に混合し、同混合管路で電解質の低濃度水溶液を調製して導出させる電解質水溶液の調製装置であり、当該調製装置は、前記混合管路と前記導入管路の連結部に、前記導入管路が開口し前記混合管路を流通する原水の流速に応じて負圧を発生させる吸入機構部を備え、前記吸入機構部は、前記導入管路の開口部と協働して前記貯留タンクに貯留する前記高濃度水溶液を前記混合管路に導入する導入手段を構成し、前記導入手段は、前記導入管路の開口部の開度を調整可能なバルブ機構に構成されていることを特徴とする電解質水溶液の調製装置。
2. 請求項１に記載の電解質水溶液の調製装置において、前記導入手段は、前記混合管路の途中に介装される流通管および弁体とからなり、前記流通管は、長手方向の中間部を基準として上流側内孔および下流側内孔を有する管本体と、前記管本体の長手方向の中間部から直交状に延びる連結管部を備え、前記上流側内孔は上流端側から下流端側に段階的に縮径する段付き内孔に形成されているとともに、前記下流側内孔は上流端側から下流端側に漸次拡径する長円錐形状に形成されており、前記弁体は、上流端側から下流端側に漸次縮径する長円錐形状を呈する内孔を有して前記管本体の前記上流側内孔に液密的かつ進退可能に螺合されて、同弁体の下流端側が前記管本体の前記下流側内孔の上流端側に離間した状態で臨んでいることを特徴とする電解質水溶液の調製装置。
3. 請求項１または２に記載の電解質水溶液の調製装置は、有隔膜電解に供される被電解水を調製するための調製装置であり、前記被電解水は、塩化ナトリウムまたは塩化カリウムを主要成分とする無機塩の水溶液であることを特徴とする電解質水溶液の調製装置。