JP4668884B2 - 微酸性水生成装置 - Google Patents

Description

本発明は、微酸性水生成装置、特に塩素ガスを被処理水に溶解して微酸性水（微酸性電解水）を生成する微酸性水生成装置に関する。

例えば、食品業界や医療業界では、次亜塩素酸水のような微酸性水が強い殺菌、脱臭能力を持つことに着目して、微酸性水を病室や食器等の殺菌や脱臭のために使用することがある。このような微酸性水を生成するには、何らかの方法によって発生させた塩素ガスを被処理水に溶解させることが必要となる。

塩素ガスを被処理水に溶解させる従来装置の一例として、特開２０００−３１６１６３号に開示された電解水生成装置がある。この従来装置の主要部には、図４に示すように、隔膜１２１によって隔離された陰極室１２３及び陽極室１２２と、これら陰極室１２３及び陽極室１２２のそれぞれに設置された陽極１２４及び陰極１２５と、塩素ガスを溶解するために被処理水１２９を溜めたガス溶解手段１２８とが含まれる。ここでは、陽極１２４と陰極１２５を利用して塩水溶液を電気分解することにより塩素ガスを生じさせ、生じた塩素ガスをガス溶解手段１２８に溜めた被処理水１２９に接触及び溶解させ、その一方、被処理水１２９では溶解させることができなかった塩素ガスや溶解しにくい酸素や水素ガスは排気口１３０から排出させる構成となっている。

特開２０００−３１６１６３号

しかしながら、この従来装置では、電解処理によって生じた塩素ガスを、単にそのままの状態で被処理水１２９に接触させるものであるため、被処理水１２９と塩素ガスの間の気液接触時間や気液接触面積が小さく、この結果、塩素ガスを被処理水１２９に効率的に接触及び溶解させることができないことから、塩素ガスが液体１２９に溶解されずに排気口１３０から外部に排気されてしまう危険が大きかった。被処理水１２９に溶解されずに排気された塩素ガスは、その刺激臭（異臭）によってユーザに不快感を与えるものとなる。

ガスを溶解させる従来装置としては、その他にも、例えば、エジェクタ素子や気体ポンプを使用してガスを被処理水に注入する、或いは、多孔体を使用してガスを小さな気泡にするために気液の接触面積を大きくする、といった装置が考え出されているが、前者については、例えば、構造が複雑で製造コストがかかるといった問題があり、後者については、例えば、排出するガスの圧力と多孔体の穴の径やガスが充満する領域のバランスを品質的に確保することが困難であるといった問題がある。

本発明は、このような従来技術における問題点を解決するためになされたものであり、被処理水へのガス（例えば、塩素ガス）の溶解を促進し、また、溶解をより効果的に行うことで塩素臭などに起因する異臭の発生を抑制できる電解水生成装置、特に微酸性水生成装置を提供することを目的とする。

本発明の好ましい一つの実施形態によれば、塩化水素を含有する被電解水を電解処理して塩素ガスを発生させる電解槽と、前記塩素ガスを溶解させて微酸性水を生成させる被処理水を貯留するタンクと、前記塩素ガスを前記タンク内の被処理水に導入する導入管と、を備えた微酸性水生成装置であって、前記タンクは、被処理水を攪拌させる攪拌手段と、該攪拌手段の一部を構成する攪拌子の周囲を囲む筒状体とを備えており、前記導入管のガス排出口が前記筒状体の内部にまで延在していることを特徴としている。

上記微酸性水生成装置において、前記タンクは、更に、前記筒状体と前記被処理水の水面との間に当該水面と略平行に配した板体を備えていてもよい。

また、上記微酸性水生成装置において、前記筒状体は、前記タンクの底面から水面に向けて立設し、頂部が開放されていてもよい。

更に、上記微酸性水生成装置において、前記筒状体は、その周面に前記筒状体内部の被処理水と前記筒状体外部の被処理水とを連絡させる連絡部を有していてもよい。

また、本発明の他の実施形態によれば、塩化水素を含有する被電解水を電解処理して塩素ガスを発生させる電解槽と、前記塩素ガスを溶解させて微酸性水を生成させる被処理水を貯留するタンクと、前記塩素ガスを前記タンク内の被処理水に導入する導入管と、を備えた微酸性水生成装置であって、前記タンクは、被処理水を攪拌させる攪拌手段を有しており、前記導入管のガス排出口は、前記攪拌手段を攪拌させたときに前記被処理水の水面から吸い込まれた空気によって前記攪拌手段の上部に形成され得る空気ポケットの内部に前記塩素ガスを排出するように位置付けられていることを特徴としている。

上記微酸性水生成装置において、前記攪拌手段は、磁気による作用によって攪拌子を回転させるスターラーであってもよい。また、前記攪拌子は、前記タンク内部の底面に軸支されていてもよい。

また、上記微酸性水生成装置において、前記導入管の少なくとも一部は、前記電解槽と前記空気ポケットをつなぐように前記タンクの内壁に沿って延びていてもよい。また、攪拌子が外部の影響を受けて効率よくしっかりと回転しているか被処理水が規定値まで入っているか、塩素ガスの吐出量により攪拌子の回転を調整すること等を攪拌子駆動用モータの電流を観察して制御するようにしてもよい。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態による微酸性水生成装置を説明する。但し、本発明の構成は、微酸性水生成装置に限らず、様々な電解水処理装置に応用できる。

図１に、本発明の第一の実施例による微酸性水生成装置１０の側面概略図を、図２に、この装置１０に使用されている攪拌子６０の斜視図を、それぞれ示す。

装置１０は、主に、本体５０と、この本体５０から着脱自在に取り外すことができる貯留タンク３０とから成る。微酸性水の生成中、貯留タンク３０は、本体５０に図１に示す状態で設置されるが、その後はいつでも自由に取り外すことができる。尚、ここでいう「微酸性水」とは、例えば、次亜塩素酸（ＨＣｌＯ）を主な有効成分とするものであって、ｐＨ５．０〜６．５、有効塩素濃度１０〜３０ｐｐｍ、無色無臭（但し、若干塩素臭がすることもある）の、例えば、「殺菌」用の水として使用できるような水を意味する。

本体５０は、上部５２と底部５４、更に、これらをつなぐ側部５３から成っており、全体として略コの字の側面形状を有する。本体５０は、貯留タンク３０における処理に必要な電力を得るためＡＣ電源５８に接続される。貯留タンク３０は、コの字の内部に収容されることによって、その底面と一側面と上部を覆われた状態で本体５０に設置される。

底部５４の前側傾斜面には、ユーザ操作パネル５６が設けてある。操作パネル５６上の所定ボタンを押すことにより、微酸性水の生成を含む各種の操作を行うことができる。更に、底部５４の上面付近、つまり、貯留タンク３０の載置部には、貯留タンク３０の重量、更に言えば、被処理水３１の重量を測定できる重量センサ（図示されていない）を設けてもよい。載置部５４に貯留タンク３０が載置されたとき、貯留タンク３０の重みがこの重量センサに伝達され、規定量の被処理水３１を簡単に測定することができる。

貯留タンク３０は、全体として略四角柱状のカップであり、例えば水のような被処理水を内部に溜めることができる。貯留タンク３０の上部は、蓋３４で着脱自在に覆うことができるが、取り付けたままでも一部開放可能である。開放可能部分を通じて、例えば、水道水のような被処理水３１を内部に入れ、或いは、生成された微酸性水を取り出すこともできる。

蓋３４の上部には、蓋３４を貫通させた状態で原液供給口３３が設けてある。塩化水素を含有する被電解水、例えば、希塩酸が、この原液供給口３３から蓋３４を貫いて貯留タンク３０の内部に延びる導管４７を通じて、貯留タンク３０内に設けた電解槽４０に注入される。注ぎ込みを容易にするため、原液供給口３３はラッパ状とされてもよい。

電解槽４０は、円筒状の容器であって、貯留タンク３０の上部付近で、貯留タンク３０の上側から底側へと延びている。電解槽４０は、通常、貯留タンク３０の内部とは隔離された状態にあり、電解槽４０の底部に設けた開閉可能なノッチ３８を開いたときにのみ、貯留タンク３０の内部と連絡される。電解槽４０の内部には、貯留タンク３０の上側から底側に向かって一対の電極３６ａ、３６ｂが相対して配置されており、これらの各電極３６ａ、３６ｂは、貯留タンク３０を本体５０に載置したときに、本体５０の電気接続部４３と電気的に接続され得る。この結果、電極３６ａと電極３６ｂの間に本体５０から付与される電圧に応じた電流が発生されることになる。電解槽４０内の希塩酸は、この電流を用いて電気分解される。電気分解を行うことにより、電解槽４０の上部に塩素ガスが発生する。この塩素ガスは、その後、電解槽４０の上部と貯留タンク３０を連結する導入管４８を通じて貯留タンク３０内の被処理水３１へ導入され、導入管４８の先端に設けたガス排出口４９から気泡として排出され、被処理水３１に接触して溶解される。この結果、貯留タンク３０内に、微酸性水が生成されることになる。尚、導入管４８は、市販の押し出しチューブを材料としてもよく、例えば、このような押し出しチューブをカッター等で切断するだけで簡単に作ることができる。また、導入管４８を貯留タンク３０に設置する際は、該チューブを特別な形状とする必要はなく、単に、下に垂らした状態として設置してよい。

塩素ガスの被処理水への接触及び溶解をより効率的なものとするため、導入管４８のガス排出口４９付近に、例えば、スターラーのような攪拌手段と、攪拌筒（筒状体）８０が設けてある。スターラーは、貯留タンク３０内部の底面３２に設けた攪拌子６０と、貯留タンク３０外部の本体５０の底部５４に埋め込まれて攪拌子（６０）を回転させる駆動部６３とから成る。図２に示すように、攪拌子６０は、例えば、縦１２ｍｍ、横３４ｍｍ、厚み２ｍｍ程度の小型の薄板長方形状とされていてもよく、貯留タンク３０内部の底面３２に立設した支持軸６１に軸支され、駆動部６３の磁気作用によってタンク３０の底面３２を介して駆動され回転され得る。攪拌子６０の中心付近に設けた穴６４は、貯留タンク３０の支持軸６１の径より大きく設定されているが、支持軸６１の先端に設けた球状部６２の径よりは小さく設定されている。この穴６４に球状部６２に押し込んで攪拌子６０を支持軸６１によって取り付けることにより、攪拌子６０を支持軸６１に回転可能に容易に軸支することができる。

攪拌筒８０は、全体として円筒形状を成し、貯留タンク３０内部の底部側に、少なくとも頂部８４が開放された状態で、その底面３２から水面“ア”に向けて立設される。貯留タンク３０に設置されたとき、攪拌筒８０は、攪拌子６０の側面周囲を完全に取り囲む。このような攪拌筒８０を設けることにより、攪拌子６０によって発生される渦の力は同じであっても、攪拌筒８０の内部で生じる渦の範囲を狭めることでができるため、渦の力を大きくして攪拌量を増やし、貯留タンク３０全体を攪拌させるよりも、より効率的な攪拌を行うことができる。つまり、簡単な構成で効率的に塩素ガスを被処理水に溶解させることができる。また、攪拌筒８０を設けることにより、筒の中で攪拌する位置（攪拌子を設置する位置）を貯留タンク３０の中央にする必要がなくなるため、電解槽４０のガス排出口４９から導入管４８を屈曲などさせずに自然な状態で（真っ直ぐに）チューブを垂らし、その垂らした位置に応じて攪拌筒８０を設置すれば良くなる。従って、導入管４８の製造や設計を簡易化することができる。また、このような構成とした場合には、導入管４８は、例えば、その形状を気にすることなく、単に、攪拌筒８０の内部に届くような長さ、更に言えば、導入管４８のガス排出口４９が攪拌筒８０の内部にまで延在している状態とすれば足りる。これにより、ガス排出口４９から排出される塩素ガスを、回転する攪拌子６０付近に確実に近づけて、塩素ガスと被処理水を充分に攪拌させることができる。また、攪拌筒８０を設けることにより、「攪拌筒８０の内部」といった、貯留タンク３０全体より狭い限られた範囲を効率的に攪拌することができるため、図２に示すような小型の攪拌手段を用いた場合であっても、筒状体（８０）の内部に導入された塩素ガスを充分に攪拌することができる。更に、この場合には、被処理水３１における塩素ガス気泡の滞留時間が長くなり、また、気液接触時間が長くなって、塩素ガスを効率的に被処理水に溶解させることができるるため、溶解量も増加することになる。更に、攪拌筒８０内で被処理水３１が攪拌されることにより、塩素ガスの気泡が攪拌筒８０の内壁に衝突したり、気泡同士が衝突したりすることで気泡が小さく（すなわち、単位体積当たりの表面積が大きく）なり、この結果、塩素ガスの気泡と被処理水との間の気液接触面積が大きくなって塩素ガスを効率的に被処理水に溶解させることができる。このように、塩素ガスを効率的に被処理水に溶解させることができるので、塩素ガスによる異臭を抑制することもできる。

任意であるが、攪拌筒８０の周面８５の適当な位置に、攪拌筒８０内部の被処理水と攪拌筒８０外部の被処理水とを連絡させる連絡部（８６）を設けても良い。これにより、攪拌筒８０内部に導入された塩素ガスの気泡の外部拡散を制御することができる。例えば、図１に示すように、周面８５の全体に均一に配した貫通孔８６を、或いは、攪拌筒８０と貯留タンク３０の底面３２の間、つまり、攪拌筒８０の設置面に配した切り込み等の隙間（図示されていない）を、或いは、攪拌筒８０の周面８５の途中に配した貫通孔８６より大きな隙間（図示されていない）を、連結部として設けることができる。このような連結部を設けることにより、幾らかの被処理水や塩素ガスを攪拌筒８０の外部に意図的に逃して、攪拌筒８０の内部で攪拌される水の量や流れの力を制御して、被処理水３１への塩素ガスの溶解を簡単に制御することができる。このように、攪拌筒８０の形状等を調整することによって攪拌状態を容易に制御することができるため、貯留タンク３０全体を攪拌する場合に比して、攪拌状態の制御を容易にすることもできる。
なお、筒状体の形状は特に限定されるものではなく、例えば、断面形状が円形若しくは楕円形または五角形や六角形などの多角形の形状とすること、底部から頂部に向けて先細りにしたり、頂部に向けて広くしたラッパ状の形状としたりすることが可能である。また、貯留タンクの内壁の一部を筒状体の周面の一部として用いてもよい。

攪拌筒８０の内部で攪拌子６０が回転したとき、その回転状態に因っては、被処理水の水面に生じた渦流によって空気が吸い込まれて、水面と攪拌子６０との間に空気の道（後述する図３に示す「７１」’）が形成され、異音が生じてしまうことがある。このような異音を軽減するため、渦の発生する水面部分、例えば、攪拌筒８０と被処理水３１の水面“ア”の間に、水面と略平行に渦発生防止板（板体）８２を設けてもよい。空気の吸い込みをより効果的に防止するため、渦発生防止板８２は、攪拌筒８０の頂部８４の上部全体を覆うような位置及び大きさとしておくのが好ましい。渦発生防止板８２を設けることにより、水面“ア”上の大気の攪拌子６０に向けての巻き込みを抑制して、異音の発生を抑制することができるとともに、大気と被処理水との接触機会を抑制して、相対的に塩素ガスと被処理水との接触機会を高めて、塩素ガスをより効率的に溶解することもできる。

尚、電解処理に使用した使用済みの希塩酸は、電解槽４０の底部に設けたノッチ３８を、例えば、図示矢印「イ」に示すように上下動させて開くことによって貯留タンク３０内に廃棄することができる。ノッチ３８を貯留タンク３０の外部から開閉することができるよう、ノッチ３８は、貯留タンク３０の内部を通ずる第一連結部４２によってノッチ開閉機構３９に連結され、更に、ノッチ開閉機構３９は、本体５０の上部５２を通ずる第二連結部４６によってノッチスイッチ５７に連結される。ユーザは、ノッチスイッチ５７を操作することによって、簡単な手動用レバー等を用いて容易にノッチ３８を開閉できる。この場合は、複雑な自動機構を必要としないため、装置をハード及びソフトの両面において簡略化でき、評価工数、製品コストも削減できる。

次に、この装置の１つの代表的な使用例を説明する。先ず、貯留タンク３０に規定量の水道水（被処理水３１）を満たして本体５０に設置するとともに、電解槽４０に規定量の希塩酸を注入する。被処理水３１が、規定量であるか否かは、重量センサを用いて簡単に確認できる。一方、電解槽４０に注入される希塩酸の濃度と量が規定通りのものであるか否かは、電解槽４０に配置した電極３６間に流れる電流の大きさや変化を測定することによって容易に確認できる。

次に、駆動部６３によって攪拌子６０を回転させ、被処理水３１が十分に攪拌された後（例えば、駆動部６３を駆動してから所定時間経過後）、電気接続部４３を通じて電極３６に電流を流し、電解槽４０中の希塩酸を電気分解して塩素ガスを発生させる。このような手順を踏むことにより、塩素ガスは攪拌状態にある被処理水３１に確実に排出されるため、塩素ガスは貯留タンク３０内の水と効率的且つ確実に溶解される。以上により、塩素ガスの気泡を小さくして、被処理水３１に接触面積及び接触時間を大きくし、溶解量を増加させ、結果として塩素臭（異臭）を軽減させることができる。

電気分解が終了した後、ノッチスイッチ５７を利用してノッチ３８を開放し、電解槽４０内の使用済みの希塩酸を貯留タンク３０内の微酸性水に廃棄する。この廃棄は電解槽４０の腐食を防ぐという意味で重要である。ノッチ３８が適切に開放されたか否か、言い換えれば、電解槽４０内の使用済みの希塩酸が完全に排出されたか否かは、電極３６間の電流の値で確認することができる。尚、ノッチ３８の開放により廃棄された電解槽内の使用済み希塩酸が貯留タンク３０内で充分に攪拌された後（例えば、所定時間経過後）に攪拌子６０の回転を停止させる。こうして生成された微酸性水は、貯留タンク３０を本体５０から取り外して、そのまま使用することもできるし、付加的な機能を使用して空中噴霧することもできる。

図３に、本発明の第二の実施例による微酸性水生成装置１０’を図１と同様の方法で示す。この図において、図１、図２に示した第一の実施例と同様の部材には同様の参照番号を付し、この第二の実施例に特有の部材には参照番号に「’」を付して示す。

第二の実施例による微酸性水生成装置１０’では、第一の実施例の攪拌筒８０や渦発生防止板８２を設けていない。このため、攪拌子６０が回転すると、被処理水の水面から空気が吸い込まれて、水面と攪拌子６０の間、更に言えば、水面と攪拌子６０の上部に形成され得る空気ポケット７０’との間に、空気の道７１’ができる。第二の実施例では、攪拌子６０の上部に形成され得る空気ポケット７０’の内部に、導入管４８’のガス排出口４９’を配置して、そこに塩素ガスを直接的に排出し、注入することとしたものである。空気ポケット７０’の内部に塩素ガスを排出させることにより、塩素ガスは、渦流の働きによって図１に示すような小さな気泡として空気の道７１’の周囲を循環することとなり、この結果、被処理水３１における気泡の滞留時間が長くなって気液接触時間が長くなると同時に、気液接触面積が大きくなり、塩素ガスを効率的に被処理水に溶解させることができる。このことは、当然に、被処理水３１への塩素ガスの溶解が不十分であることによる刺激臭の発生を減少させることにも役立つ。尚、空気の道７１’ができる位置は、貯留タンクの形状等によって変化することから、貯留タンク３０’の形状に合わせて、空気の道７１’が貯留タンク３０’の略中心付近に形成されるように、つまり、より効率的な溶解が行われ得るように、攪拌子６０の位置等を調整するのが好ましい。また、電解槽４０の上部と貯留タンク３０’を連結する導入管４８’は、渦流の妨げにならないよう、貯留タンク３０’の内壁３７に沿って空気ポケット７０’付近へ延ばしておくのが好ましい。

この第二の実施例による装置を使用する際は、攪拌子６０の上部に空気ポケット７０’が確実に形成された後（例えば、駆動部６３を駆動してから所定時間（約３０秒）経過後）にのみ、電解槽４０中の希塩酸を電気分解して塩素ガスを発生させる。このような手順を踏むことにより、塩素ガスは導入管４８を通じて空気ポケット７０’内に確実に排出され、塩素ガスは貯留タンク３０’内の水と効率的且つ確実に溶解されることになる。その他の使用法については、第一の実施例と同様である。

本発明の第一の実施例による微酸性水生成装置の側面概略図である。 図１の微酸性水生成装置に使用されている攪拌子を示す斜視図である。 本発明の第二の実施例による微酸性水生成装置の側面概略図である。 従来の電解水生成装置の主要部を示す図である。

符号の説明

１０ 微酸性水生成装置
３０ 貯留タンク
３１ 被処理水
３２ 底面
３３ 原液供給口
３４ 蓋
３６ 電極
３７ 内壁
３８ ノッチ
３９ ノッチ開閉機構
４０ 電解槽
４２ 第一連結部
４３ 電気接続部
４６ 第二連結部
４７ 導管
４８ 導入管
４９ ガス排出口
５０ 本体
５２ 上部
５３ 側部
５４ 底部
５６ 操作パネル
５７ ノッチスイッチ
６０ 攪拌子
６１ 支持軸
６２ 先端
６３ 駆動部
６４ 穴
７０’ 空気ポケット
７１’ 空気の道
８０ 攪拌筒（筒状体）
８２ 渦発生防止板（板体）
８４ 頂部
８５ 周面
８６ 貫通孔

Claims (8)

1. 塩化水素を含有する被電解水を電解処理して塩素ガスを発生させる電解槽と、
   前記塩素ガスを溶解させて微酸性水を生成させる被処理水を貯留するタンクと、
   前記塩素ガスを前記タンク内の被処理水に導入する導入管と、を備えた微酸性水生成装置であって、
   前記タンクは、被処理水を攪拌させる攪拌手段と、該攪拌手段の一部を構成する攪拌子の周囲を囲む筒状体とを備えており、前記導入管のガス排出口が前記筒状体の内部にまで延在していることを特徴とする微酸性水生成装置。
2. 前記タンクは、更に、前記筒状体と前記被処理水の水面との間に当該水面と略平行に配した板体を備えている請求項１に記載の微酸性水生成装置。
3. 前記筒状体は、前記タンクの底面から水面に向けて立設し、頂部が開放されている請求項１または２に記載の微酸性水生成装置。
4. 前記筒状体は、その周面に前記筒状体内部の被処理水と前記筒状体外部の被処理水とを連絡させる連絡部を有している請求項１乃至３のいずれかに記載の微酸性水生成装置。
5. 塩化水素を含有する被電解水を電解処理して塩素ガスを発生させる電解槽と、
   前記塩素ガスを溶解させて微酸性水を生成させる被処理水を貯留するタンクと、
   前記塩素ガスを前記タンク内の被処理水に導入する導入管と、を備えた微酸性水生成装置であって、
   前記タンクは、被処理水を攪拌させる攪拌手段を有しており、
   前記導入管のガス排出口は、前記攪拌手段を攪拌させたときに前記被処理水の水面から吸い込まれた空気によって前記攪拌手段の上部に形成され得る空気ポケットの内部に前記塩素ガスを排出するように位置付けられていることを特徴とする微酸性水生成装置。
6. 請求項５に記載の装置において、前記攪拌手段は、磁気による作用によって攪拌子を回転させるスターラーである微酸性水生成装置。
7. 前記攪拌子は、前記タンク内部の底面に軸支されている請求項１又は６に記載の微酸性水生成装置。
8. 前記導入管の少なくとも一部は、前記電解槽と前記空気ポケットをつなぐように前記タンクの内壁に沿って延びている請求項５乃至７のいずれかに記載の微酸性水生成装置。

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