JPH11104642A

JPH11104642A - インライン塩素発生電解装置及びそのスペーサーと該装置を用いた被処理水の電解処理方法及びカップ式飲料製造装置

Info

Publication number: JPH11104642A
Application number: JP26627797A
Authority: JP
Inventors: Takashi Murakami; 隆村上
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1997-09-30
Filing date: 1997-09-30
Publication date: 1999-04-20

Abstract

(57)【要約】【課題】淡水中の塩素イオンを遊離塩素に変換できる
インライン式電解装置を提供し、この電解装置により、
少ないスペース、特に飲料製造装置に設置できるインラ
イン塩素発生電解装置を提供する。【解決手段】被処理水の給水経路上に配置されて少な
くとも１つ設けられた円筒型電解槽と該電解槽の内部に
配設した１対の電極である円筒電極及び同心電極とを有
し、該１対の電極間に直流電圧を印加すると共に、前記
被処理水を通水して該被処理水の電気分解を行い、前記
被処理水に含まれる塩素イオンを塩素に変換する密閉式
電解槽を形成した電解装置であって、前記円筒電極と同
心電極との極間間隙を維持する電極保持具をスパイラル
構造のスペーサーにしたことを特徴とするインライン塩
素発生電解装置及びそれを用いた被処理水の電解処理方
法と飲料製造装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は微量の塩素イオンを
含有する淡水を電解し、遊離塩素を経済的に生成するこ
とができ、構造が簡単で配管途中に容易に設置可能なコ
ンパクトなインライン塩素発生電解装置及びそれを用い
た被処理水の電解処理方法を提供することを目的として
いる。特に、カップ式飲料製造装置あるいはポストミッ
クス型飲料製造装置内で原料として用いられる水の殺菌
に用いられる水処理用の塩素発生電解装置及びそれを用
いた水処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から各種用途に様々な水が使用され
ている。これらの水溶液等は溶質が適度な養分を提供
し、あるいは該水溶液の液温が繁殖に好ましい比較的高
温度であると、細菌等の微生物が繁殖して該微生物は前
記水溶液等の性能劣化を起こしたり処理装置内に浮遊し
たり蓄積することが多い。

【０００３】夏季のスポーツとして最も一般的な水泳は
幅広い年齢層の人々に親しまれている。

【０００４】このプールに使用される水には人体に有害
な細菌類等の微生物が数多く生息し、該プール水は利用
者の眼や傷などに直接接触して疾患を生じさせることが
あるため、プール水には次亜塩素酸ソーダ等の薬剤を投
入して消毒を行って疾患の発生を防止している。しかし
ながら、塩素系試薬は分解するため永続使用することが
出来ず毎日のようにプール水に添加を続ける必要があ
り、かつプールに使用されるプール水の量は莫大なもの
であるため、使用する薬剤のコストも大きな負担となっ
ている。

【０００５】更に近年におけるマンションの等の集合住
宅あるいは多数の企業が集合して形成されるビル等の建
築物の増加に伴い、該建築物等に設置される各種冷暖房
設備の設置台数も飛躍的に増加している。このような多
数の冷暖房設備が設置されているマンションやビル等で
は、通常該冷暖房設備の冷却水の熱交換器用設備例えば
クーリングタワーがその屋上に設置されている。この熱
交換器設備の冷却水も長期間使用を継続すると黴や細菌
類等の微生物が繁殖し前記熱交換器の熱交換面に析出し
て熱交換性能を悪化させたり、微生物が塊状に発生して
配管等を閉塞することもある。又多量に発生する微生物
の経時作用により配管や機器に腐食等の重大な問題を引
き起こすことがある。

【０００６】更に近年の家庭用浴槽の普及や温泉ブーム
から浴場水の使用量が増大しているが、該浴場水は４０
℃前後の微生物が最も繁殖し易い液温を有するため、入
浴に使用せずに単に放置しておくだけでも微生物が急速
に繁殖して汚染され、使用を継続出来なくなり、入浴を
繰り返すと人体の垢等が浮遊してこの傾向はより顕著に
なる。繁殖した微生物は微小であるため濾過操作では除
去しにくく、特に銭湯などではその使用量が膨大である
ため、汚染された浴場水の再生を簡単な処理操作で行う
ことが出来れば大幅なコストダウンが可能になる。

【０００７】更に飲料水は、貯水池等の水源に貯水され
た水を浄水場で消毒処理した後、各家庭や飲料店等に上
水道を通して供給される。飲料水の前記消毒は塩素によ
る処理が一般的であるが、該塩素処理によると飲料水の
消毒は比較的良好に行われる反面、時間の経過とともに
塩素は分解していくため、屋上の貯水タンクやポストミ
ックス方式のカップ式飲料製造装置（飲料自動販売機）
内などの末端の部分では塩素が消失し、思わぬ細菌の増
殖が問題となることがあった。例えば、水道水中に含ま
れるトリハロメタン等の夾雑物を除去するために使用し
ている活性炭処理の下流側で細菌が増殖するという問題
があった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】淡水中に含まれる塩素
イオンを電解によって残留塩素に変換できることは知ら
れている。しかしながら、既存の設備にこれらの電解装
置を設置することはスペース的な制約があり困難であっ
た。又、カップ式飲料製造装置や各種飲料製造装置に塩
素発生電解装置が設置されているものもあるが、これら
の電解装置の電解槽は貯水タンクも兼ねており、比較的
容量の大きいものであった。そこで、本発明は既存の設
備に対して設置が容易なコンパクトな電解装置を提供す
ることを課題として円筒電極と同心電極からなる電解装
置を検討してきた。この電解装置では、円筒電極内に同
心電極を中央に配置する必要がある。本発明では、簡単
な構造で円筒電極内に同心電極を中央に配置して密閉式
の円筒型電解槽とすることができる電解装置を提供し、
また、それを用いた水処理方法及びカップ式飲料製造装
置を提供することを目的にする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この目的は次の技術手段
（１）〜（５）の何れか１項によって達成される。

【００１０】（１）被処理水の給水経路上に配置され
て少なくとも１つ設けられた円筒型電解槽と該電解槽の
内部に配設した１対の電極である円筒電極及び同心電極
とを有し、該１対の電極間に直流電圧を印加すると共
に、前記被処理水を通水して該被処理水の電気分解を行
い、前記被処理水に含まれる塩素イオンを塩素に変換す
る密閉式電解槽を形成した電解装置であって、前記円筒
電極と同心電極との極間間隙を維持する電極保持具をス
パイラル構造のスペーサーにしたことを特徴とするイン
ライン塩素発生電解装置。

【００１１】（２）被処理水の給水経路上に配置され
た少なくとも１つの円筒型電解槽の１対の電極に直流電
圧を印加して、前記被処理水の電気分解を行い、連続的
または断続的に通水しながら前記被処理水に含まれる塩
素イオンを塩素に変換する方法であって、前記円筒型電
解槽の内部に円筒電極と同心電極を配置し、円筒電極と
同心電極との極間間隙を維持する電極保持具にスパイラ
ル構造のスペーサーを用いた密閉式電解槽を形成し、通
水中の被処理水がスパイラル状に移動して通水中に前記
被処理水に含まれる塩素イオンを塩素に変換すると共に
発生ガスを排除させ易くしたことを特徴とする被処理水
の電解処理方法。

【００１２】（３）被処理水の給水経路上に配置され
た少なくとも１つの密閉式の円筒型電解槽の１対の電極
に直流電圧を印加して、前記被処理水の電気分解を行
い、連続的または断続的に通水しながら前記被処理水に
含まれる塩素イオンを塩素に変換するインライン塩素発
生電解装置を用いたカップ式飲料製造装置であって、前
記塩素発生電解装置下流側の配管内の水の容積が１回の
処理水使用量より多いことを特徴とするカップ式飲料製
造装置。

【００１３】（４）被処理水の給水経路上に配置され
た少なくとも１つの密閉式の円筒型電解槽の１対の電極
に直流電圧を印加して、前記被処理水の電気分解を行
い、連続的または断続的に通水しながら前記被処理水に
含まれる塩素イオンを塩素に変換するインライン塩素発
生電解装置を用いたカップ式飲料製造装置であって、前
記塩素発生電解装置の円筒型電解槽の内部に円筒電極と
同心電極を配置し、該円筒電極と同心電極との極間間隙
を維持する電極保持具をスパイラル構造のスペーサーに
すると共に、前記塩素発生電解装置下流側の配管内の水
の容積が１回の水使用量より多いことを特徴とするカッ
プ式飲料製造装置。

【００１４】（５）被処理水の給水経路上に配置され
た少なくとも１つの密閉式の円筒型電解槽の１対の円筒
電極と同心電極間に電圧を印加して、前記被処理水の電
気分解を行い、前記被処理水に含まれる塩素イオンを塩
素に変換するインライン塩素発生電解装置を構成する円
筒型電解槽の円筒電極の内部中央に同心電極を配置し、
両電極相互の同心配置を維持させることを特徴とするス
パイラル構造のスペーサー。

【００１５】

【発明の実施の形態】次に添付図面に基づいて本発明の
実施の形態に係わるインライン塩素発生電解装置（以後
単に電解装置ということがある）の好ましい例を説明す
るが、本発明はこれに限定されるものではない。

【００１６】図１（ａ）の斜視図及び（ｂ）の断面図に
本発明の電解装置の実施の形態の１例を示す。この電解
装置は円筒型電極の内部に同心電極を配置した構造を有
し、この両電極で電解槽を構成しているものであり、こ
の電極に電圧を印加しながら通水することによって、水
に含まれる塩素イオンを塩素に変換させるものである。
本願発明に先行して本願発明者が出願した技術におい
て、例えば図４に示した歯車状の構造をもつ電極保持具
３１Ｂであるリングスペーサーを用いて、電極間の間隙
を一定に保つとともに同心電極を円筒電極の中央に維持
していた。しかしながら、この方法では、スペーサー部
分の通水断面積が狭くなってしまうという問題があっ
た。さらに、電解装置組立時にリングの位置がずれやす
く、組立が困難であった。それに対し、図１に示した本
発明の電解装置ではスパイラル構造のスペーサー３５を
用いることによって、通水断面積をほとんど減らすこと
なく円筒電極内に同心電極を維持することができる。そ
して、電解装置１００は通水管１や複数直列の他の電解
装置１００とは接続用のアダプター３７で連結される。
しかも、電解装置を組み立てる際にも、円筒電極に対し
て、同心電極を回転させながら挿入することによって容
易に所定位置に配置することができ、両端で保持するよ
りもスペーサーが円筒内にあるため極間間隙の維持が容
易で正確となる。さらに驚くべき事に、円筒内でらせん
状に水が流れるため、円筒電極の内壁側で発生した電解
ガスが効率的に水で押し流され、電解装置外に排出され
る。これによってより高い電解効率が得られたのであ
る。

【００１７】このような請求項５にも示す本発明のスパ
イラル構造のスペーサー３５は絶縁材料で作られていれ
ば特に材質は限定されず、テフロンなどの樹脂あるいは
セラミックスでもよく、絶縁処理された金属性のバネ状
のものも利用することができる。

【００１８】図２の（ａ）は本発明の電解装置（Ｉ型）
の実施の形態の他の１例を示す側断面図であり、（ｂ）
はそのＡ−Ａ断面図であり（ｃ）は斜視図である。これ
は図１に示したものに対して、接続用のアダプター３７
の代わりに、後述する電極保持具３１を付加したもので
ある。

【００１９】本発明の電解装置では、電極自身の構造は
できるだけ簡単な方が好ましく、円筒電極１１は電極母
材１１Ａの円筒と被処理水に接触して電解作用を及ぼす
内壁面１１Ｂから成り以後単に電極１１と呼ぶことがあ
る。また、同心電極２１は棒状または円筒状の電極母材
２１Ａと被処理水に接触して電解作用を及ぼす外壁面２
１Ｂから成り以後単に電極２１と呼ぶことがある。そし
てこれら電極は必要に応じて配線１３，２３用のターミ
ナル１２，２２用の孔やネジ加工しただけの構造がよ
い。尚、円筒電極１１の外周には電圧印加端子用のバン
ド１２Ａが固定されその一部にターミナル１２が設けら
れている。特にチタンを電極母材１１Ａ又は２１Ａとし
たときには、加工の工数によってコストが著しく高くな
ってしまうため、図２に示したような電極保持具３１を
利用してもよい。これは絶縁性を有するプラスチックあ
るいはセラミックなどを成形加工して作成するとよい。
この電極保持具３１は円筒電極１１内の略中央に同心電
極２１が同心になるように配置するためのものである。
ただし、この方法では電極保持具３１が高い工作精度で
作られていないと円筒電極１１内の中央に同心電極を維
持することは難しく、本発明のスパイラル構造のスペー
サー３５とともに使用されることが望ましい。

【００２０】又、電解装置１００内の被処理水の流れが
スムーズになるように、陰極となる同心電極２１の前部
と後部をなめらかな曲線で形成した通水路とすることが
望ましく、これは陰極２１自身の前部後部に丸み３３を
持たせて加工してもよいが、図２に示すように、この丸
み３３は電極を保持するための保持具３１によって通水
路がなめらかな曲線となるようにすることもできる。

【００２１】さて、塩素イオンを含有する淡水に電圧を
印加することによって、遊離塩素を生成する方法はよく
知られており、様々な分野で利用されている。しかしな
がら、装置が大きく、また塩素発生能力が低いため、よ
く利用される１〜１０リットル／分の流量で配管内を流
れる被処理水を通水すると塩素発生量は十分ではなかっ
た。

【００２２】本発明の電解装置１００は、円筒電極１１
内に同心電極２１を配置し、この両電極間に直流電圧を
印加し、ここを通過する被処理水中の塩素イオンを残留
塩素に変換するインライン塩素発生電解装置である。こ
のような構成にすることによって、通水管１の途中に挿
入するように設置することが可能となり、タンク状の電
解槽が不要で密閉式であるため、既存設備への追加も容
易となった。さらに、塩素発生効率を最適にするため鋭
意検討を重ねた結果、面積Ａの円筒電極１１の内壁面１
１Ｂを陽極面とし、その円筒の略中央に同心に配置した
面積Ｂの筒状もしくは棒状の同心電極２１の外壁面２１
Ｂを陰極面として電極を構成し、両電極の面積の比が
１．１≦Ａ／Ｂ≦２．０、好ましくは１．２≦Ａ／Ｂ≦
１．６とすることによって、塩素発生効率の高い電解装
置を提供できることが明らかとなった。陰極面よりも陽
極面の面積が大きいほど塩素発生効率は高いが、両電極
のＡ／Ｂの比が２．０を超えると、陽極面と陰極面の電
流密度の差が大きくなりすぎるため、電極自身の耐久性
が低下するため好ましくない。また、ここでいう電極面
積は実際に被処理水と接触して電解に関与している部分
の面積を意味している。例えば、電解装置１００の組立
性のため、円筒からなる陽極１１に対し、棒あるいは管
からなる陰極２１の方が長くなるケースがあるが、その
場合、陽極１１である円筒からはみ出す陰極２１の部分
は適当な絶縁材料で被覆されていることが望ましい。

【００２３】又、この電解装置１００の直径があまり大
きいと、陽極である円筒電極１１の内部中央部に配置さ
れた同心電極２１である陰極内部の空間が大きく無駄に
なってしまうため、円筒電極１１の内径は３０ｍｍ以下
が良く、好ましくは２０ｍｍ以下が更に良い。又、電解
装置の長さもあまり長いと電解槽の組立が困難となるた
め、円筒電極は３０ｃｍ以下の長さが好ましい。

【００２４】本発明の電解装置に使用する電極の材質と
しては、水の電解処理に利用できる電極であれば特に限
定はされないが、チタン等の金属材料の電極母材１１Ａ
又は電極母材２１Ａに白金などをメッキもしくは焼成法
によって被覆した陽極面１１Ｂ又は陰極面２１Ｂが好ま
しく用いられる。特に塩素発生側である陽極面材料とし
ては、電極表面が白金とイリジウムあるいは白金とイリ
ジウム，チタン，タンタル，ニオブ，ジルコニウムある
いはスズから選ばれた１種以上の酸化物を含む不溶性電
極からなる高塩素発生型電極が好ましく用いられる。し
かしながら、白金とイリジウムからなる電極は塩素発生
効率及び耐久性の点で好ましいが、イリジウムの安全性
が十分に把握されていないため、できれば白金だけで被
覆されているものがより好ましい。しかしながら通常の
白金メッキした電極では塩素発生量が不十分となること
が多かった。そこで、鋭意検討を重ねた結果、円筒電極
（陽極側）に使用する電極表面の白金の被覆を白金黒も
しくはそれに近い結晶構造とし、実質的な表面積がより
大きな電極を用いることによって、塩素発生効率が著し
く高められることが確認された。このような白金の被覆
は電解によって調整してもよいが、電極表面に白金化合
物を塗布した後、熱分解法により調整することができ
る。

【００２５】同心電極は電流密度が高くなるため耐久性
が低下することがある。そのためこちらは耐久性がある
白金メッキの被膜とすることが好ましい。

【００２６】図３（ａ）は本発明の別の実施の形態のＬ
型の電解装置１１０の一部を断面にした側面図、図３
（ｂ）は本発明の他の実施の形態のＵ型の電解装置１２
０の一部を断面にした側面図であり、図示していない
が、本発明のスパイラル構造のスペーサーを用いてい
る。図２に示した前記保持具３１や図１に示した接続用
のアダプター３７を図３（ａ），図３（ｂ）に示す３１
Ａや３７Ａのように変形していろいろな形を形成させる
ことによって、図２のＩ型に対して、図３（ａ）のＬ
型、図３（ｂ）のＵ型のように構成することができ、配
管経路上の様々な部分に設置することが容易になる。
又、本発明の電解槽は下から上方向に向けて通水される
ことが、水流及び重力によって電解ガスが電解槽外に容
易に排出されるため好ましいが、通水量が十分であれば
上から下方向に向けて通水されても、横方向に通水され
ても特に問題はない。

【００２７】電極保持具は陰極及び陽極に接触するた
め、プラスチックあるいはセラミックスなどの絶縁材料
もしくは十分に絶縁被覆された金属であることが望まし
く、水圧に耐えられる強度を有していれば特に材質は限
定されない。

【００２８】また、図４（ａ）に比較例として本出願人
が先行して出願した電解装置の側断面図を示すが、その
Ｂ−Ｂ断面図の（ｂ）や電極保持具の斜視図（ｃ）にも
示したような形状の、中央の同心電極２１（陰極）には
め込む方式の通水孔３２Ｂを持った電極保持具３１Ｂで
はシリコンゴム、ＥＰＤＭゴムなどの弾性体あるいはテ
フロン樹脂などが用いられるが、本発明のスパイラル構
造のスペーサー３５と比較して通水断面積がかなり小さ
いことがわかる。

【００２９】図５，図６に示すように各電解装置１３０
Ａ，１３０Ｂには電圧が印加されるが、ここに印加する
電圧は直流で５〜２５Ｖが好ましく選択される。本発明
の電解装置によって得られる被処理水中の塩素濃度は流
量と印加した電圧に応じて流れる電流に依存している。
電解装置に流れる電流値は電圧が一定であっても被処理
水の電気伝導度に応じて変動し、これは塩素イオン濃度
や水温などとも関係している。そのため、流量一定とし
たときに得られる被処理水の塩素濃度をほぼ一定とした
い場合、定電流で電解することが望ましい。このときの
電流値は電解装置に用いられている電極の電流密度から
決定すればよく、例えば電極の耐久性を重視する場合は
１Ａ／ｄｍ²、塩素発生量を重視する場合は２Ａ／ｄｍ²
程度を目安として決定すればよい。ただし、定電流電解
の場合、何らかの理由により極端に水の電気伝導度が低
下するようなことがあると異常に高い電圧によって電解
されることがあり得る。その場合、想定以上の水の電気
分解が起こり、発熱や多量の電解ガス（酸素、水素）の
発生が生じ極めて危険である。そのため、電圧の上限を
設定し、それ以上の電圧は印加されないようにした安全
装置があることが望ましい。例えば２４Ｖを上限として
設定し、電極の面積が１．３ｄｍ²であれば、電流値を
１．３Ａとする。定電流電解のため、水質の変動（地
域、季節、天候などに依存している）などによって印加
電圧は通常７〜１８Ｖまで変動する。上限値２４Ｖまで
は一定の電流値で電解されるため、得られる水の塩素濃
度はほぼ一定に維持される。何らかの理由によって水質
などが変動し、上限である２４Ｖに達してしまった場
合、十分な塩素濃度が得られなくなっていると考えられ
る。そのため、より好ましくは設定上限値（この場合２
４Ｖ）に達したことを検知した場合、あるいは電流値が
設定値以下になった場合に使用者に警告を表示し、塩素
濃度低下の可能性を表示することが望ましい。このよう
な機能を有することで使用者は安心して飲料製造装置を
利用することができる。この警告発生時やあるいは任意
のときに、使用者は得られる水に含まれる塩素イオン濃
度をＤＰＤ法あるいはオルトトリジン法などを利用して
セルフチェックすることもできる。

【００３０】また、本発明の電解装置では、通水を検出
する手段からの信号を受信し、通水が検出された際に、
電解電圧を印加することが望ましい。例えばポンプ等の
送水手段からの電気信号を受信して電圧の印加もしくは
停止を制御することが好ましく用いられる。このとき、
バルブの開閉動作の開きの始動時に略同時に電圧が印加
され、バルブの閉動作と略同時に電圧印加するように構
成すると良い。あるいは水道などに接続されている電磁
弁の開閉を制御する信号を用いて電解装置への電圧印加
を制御してもよい。

【００３１】又、陰極表面におけるカルシウム、マグネ
シウムなどからなるスケールを除去するため、一定時間
ごとに電極の極性を反転させることが望まれる。通常、
正電５〜１０分ごとに１〜２分の逆電を実施することが
行われる。あるいは通電量が一定に達したところで、逆
電洗浄を行うように制御することもできる。しかし、逆
電中は本来の塩素発生効率が１／２〜１／３まで低下し
てしまうと云う問題がある。それを解決するため図７の
電解装置１３０Ｃに示すように２つの電解装置への電圧
印加がそれぞれ逆にかかるように結線しておき、一定時
間(例えば数分〜十数分)ごとに印加電圧の極性を切り替
えるようにし常時塩素発生のための電解とスケール除去
のための電解が切り替わりながら働くようにしてある。
こうすることによって常時一定の効率で連続的に処理す
ることが可能であり、逆洗中に飲料の製造ができなくな
ったり、逆洗中に排水するという必要もなく電解処理を
行うことができる。あるいは別の方法として必要に応じ
前記電解装置の停止中に付着したスケールを酸などで洗
浄することも可能である。

【００３２】本発明の飲料製造装置の場合、特にカップ
式飲料製造装置の場合は、通水が各カップごとに行われ
断続的となる。１回あたりの通水時間は５〜１０秒程度
であり、この短い通水時間内に極性反転させることは電
極の耐久性を著しく低下させるため、現実的ではない。
そのため、通水量をカウントし、一定通水量ごとに極性
を反転させることが好ましい。あるいは通水している時
間をカウントしそれが一定時間となるごとに極性を反転
させるとが好ましい。通水している時間のカウントは流
量計からの信号で通水を検知するとカウントするという
方法でもよい。あるいはポンプなどの送水手段の作動時
間をカウントすることが好ましく、例えばポンプを駆動
するための電源部からのＯＮ，ＯＦＦの信号をひろって
カウントするという方法が好ましく用いられる。あるい
は、１回あたりの通水量あるいは通水時間はほぼ一定と
考えて、一定通水回数ごとに極性反転させることもでき
る。この場合時間をカウントする必要はなく、例えば送
水手段の作動を検知するとカウンタにカウントされ、一
定回数（例えば５〜２００回の任意の回数）の通水が検
知されたときに電極に印加されている電圧の極性を反転
させることができる。極性を反転させる頻度は被処理水
中に含まれているカルシウム、マグネシウムなどの濃度
に依存し、これらが高い濃度で含まれているときには高
い頻度で極性を反転させればよい。

【００３３】このような手段で電圧を印加し、処理する
ことによって飲料製造装置内でも効率的に遊離塩素を生
成させることができ、配管内を衛生的に維持することが
できる。

【００３４】ところで、長時間通水を停止する場合は、
通水停止中に短時間電圧を印加をすることは望ましいが
長時間の印加は電解ガスの発生のため、電極間にガスが
溜まるため好ましくない。あるいは電解ガスが発生しな
い低い電圧を印加することは電解装置内の衛生維持のた
めに好ましい。

【００３５】又、通水量は略一定であることが遊離塩素
濃度を制御するために好ましいが、通水量を検出し、通
水量に応じて、電解電圧を調整することによって、生成
する遊離塩素濃度を制御することも可能である。

【００３６】特に長時間使用しなかった場合は、配管内
で菌の増殖が起こることが考えられる。その場合は、飲
料を製造するに先だって配管経路を洗浄することが望ま
れる。本発明ではその洗浄方法も提供する。すなわち、
電解された塩素濃度が高められた水が配管経路内に満た
され、一定時間放置されることによって配管内を消毒す
ることができるのである。このとき、通常よりも高濃度
の塩素を得るため通水量を通常よりも低く抑えることに
よって塩素濃度を高くすることができ、さらに洗浄に必
要な水量も減らすことができるのである。例えば通常飲
料製造時に２リットル／分で電解処理している場合、洗
浄時は０．５〜１．０リットルの流量で通水することに
よって１〜２ｐｐｍあるいはそれ以上の濃度の塩素含有
水で配管経路内を満たすことができる。このまま数秒あ
るいは数分間放置し、必要に応じて連続的あるいは断続
的に電解処理した水を通常より低い流量で送水する。し
かるのちに、通常の飲料製造時の流量、電解条件で電解
した水を送水して置換することによって配管内を洗浄す
ることができるのである。洗浄水は末端のノズルから放
出することができる。

【００３７】この洗浄操作は専用のスイッチを設けて、
オペレーターが必要と判断したときに行わせることがで
きる。あるいは電源を入れたときに自動的に洗浄操作が
行われるようにプログラムすることもできる。洗浄操作
時に誤って飲料を製造しないように警告を表示すること
が望ましく、さらに好ましくは洗浄中は飲料製造されな
いように飲料製造命令を受け付けないようにしておくこ
とが望ましい。

【００３８】ところで、通水管１としての配管経路中の
一部を電極１１とし、その内部に電極２１を配置し、該
管路中を流れる被処理水に電解処理を施して遊離塩素を
発生させる場合、飲料製造時の被処理水の線速が１０〜
１００ｃｍ／ｓｅｃ，好ましくは２０〜７０ｃｍ／ｓｅ
ｃであるときに、効率的に塩素が発生できることが確認
された。線速が１０ｃｍ／ｓｅｃ以下の場合、発生する
ガスの影響によって電解が妨害されてしまい、逆に高す
ぎると十分な遊離塩素濃度が得られない。また、あまり
線速が早いと電極表面に被覆している白金が剥離しやす
くなるため、耐久性が低下するという問題も考えられ
る。

【００３９】又、本発明の電解槽は、電解槽の通水断面
積(電極間隙に形成される断面積)と接続する配管の断面
積の比が０．２５≦配管の断面積／電解槽の通水断面積
≦４の配管に接続される事が望ましく、さらに好ましく
は０．５≦配管の断面積／電解槽の通水断面積≦３の配
管に接続される事が望ましい。

【００４０】本発明の電解装置で発生させることができ
る遊離塩素濃度は飲料製造時で０．１〜２ｐｐｍであ
り、好ましくは０．３〜１．５ｐｐｍである。前述のよ
うに洗浄時のように高濃度の塩素含有水が必要なときに
は通水量を低下させることによってより高濃度の塩素含
有水を得ることも可能である。

【００４１】又、本発明の電解装置の電解槽は密閉式で
あるため、発生した電解ガスは基本的に水に溶解するか
水流に乗って下流へと押し流されていく構造となってい
る。そのため、電解槽下流の給水配管上にガス抜き部を
設けることが望ましい。しかしながら、飲料製造装置で
は炭酸水を製造するためのカーボネーターが設置されて
おり、この部分に溜まりやすいことが判明した。カーボ
ネーター内に電解ガスが溜まると炭酸ガスの溶解が損な
われるなどの問題がある。そこで、本発明ではこの問題
を解決するため、カーボネーター内に電解ガスを抜く機
能を持たせた。これによって、本発明の密閉型インライ
ン電解槽で発生して電解ガスの影響をなくすことができ
るのである。該ガス抜き機能はガスを開放する弁からな
るが、好ましくはガス通過を許容し且つ水通過を阻止す
るフィルタを具備することが望ましい。

【００４２】又、本発明の電解装置を設けたカップ式飲
料製造装置は電解装置下流側の配管内の容積が１回の水
使用量すなわち、カップ一杯分より多いことが好まし
い。こうすることによって、飲料用に用いられる水とと
もに配管内も衛生的に維持することが可能となる。

【００４３】又、本発明の電解装置は単独の電解装置で
の使用もできるが、図５、図６、図７に示したように複
数の電解装置の部分を直列に配置した直列型電解装置１
３０Ａ，Ｂ，Ｃとすることができ、遊離塩素濃度を高め
たり、図示はしないが複数の電解装置を並列に配置して
通水量の増大をはかるなどの設置方法がある。複数の電
解装置を直列に配置する場合、図５に示すようにそれぞ
れの電解装置に電圧を印加することもできるが、図６に
示すように２つ以上の電解装置の陰極と陽極を接続し
て、電気的に直列に接続することができる。こうするこ
とによって、より効率的に塩素を発生させることが可能
となる。

【００４４】さらに、図８の概略構成図に示すように例
えばカップ式飲料製造装置６０を例にすれば、逆止弁を
設けた水道水の取り入れ口６１、製氷機６２、冷却機６
３、炭酸ガスボンベ６４、カーボネータ６５、シロップ
タンク６６、通水管６７及び制御装置６８から構成され
る前記製造装置６０内に導かれた水道水の前記水道水の
取り入れ口６１の付近に１つの電解装置１００を配置し
て残留塩素を増加させることができると共に、さらに、
これに限らず図９の概略構成図に示すようにカップ式飲
料製造装置６０の中に複数の電解装置１００を接続して
もスペースを増大させることなく取り付けることが可能
になる。そして細菌汚染が多い通水管６７の末端部近く
にも電解装置１００を配置してカップ式飲料製造装置内
の配管内を全て衛生的に維持することが可能となる。特
に水道水等の上水中の不純物を除去するために活性炭処
理槽を取り付けることがあるが活性炭処理槽では遊離塩
素も吸着されやすいので、その下流側に本発明の電解装
置を取り付けることが極めて好ましい。これまでのよう
な電解装置ではそのような構成にすることは電解装置の
大きさ、形状の制約と塩素発生能力のために困難であっ
たが、本発明の電解装置では容易に設置することが可能
となった。

【００４５】本発明の電解装置は塩素イオンを含有する
被処理水を対象としたものであり、特に電気伝導度５０
０μＳ／ｃｍ以下の淡水が好ましく処理できるものであ
る。更に言えば、井戸水、市水、上水道、などの飲料用
水に特に好ましく用いられ、これらの水を用いた飲料製
造装置内やその付帯設備として、あるいはビルやマンシ
ョンの配管経路内、家庭の水道蛇口近傍（流しの下）な
どに好ましく設置することが可能である。特に図１０の
ビルの給水概略系統図に示すように屋上などの貯水槽で
は遊離塩素が分解していることがあり、その下流側に設
置することがユースポイントまでの配管内をより衛生的
に維持することができる。

【００４６】又、本発明の電解装置では電解装置内に通
水されているときに通電することが好ましく、通水バル
ブの開閉あるいは流量計あるいはポンプのような送水手
段からの信号をもとに電解電圧を印加、停止を制御する
ことが望ましい。

【００４７】又、本来この電解装置は配管の途中に設置
するものであるが、図１０に示すように必要に応じて、
電解装置の下流側に貯水タンクを配置し、貯水すること
ができる。貯水中は本電解槽によって生成した遊離塩素
によってタンク内が衛生的に維持されるのである。

【００４８】

【実施例】次に本発明を実施例に基づき説明するが、本
発明の実施態様はこれに限定されない。

【００４９】実施例１図１に示した本発明の電解装置を作成した。すなわち、円筒電極（陽極）外径１９φ、内径１７φ、長さｌ＝
１３０ｍｍのチタン材の管の内壁面に焼成白金（白金黒
に近い結晶構造を有す）で被覆。

【００５０】同心電極（陰極）外径１４φ、長さｌ＝
１３０ｍｍのチタン材の棒の表面に焼成白金（白金黒に
近い結晶構造を有す）で被覆。

【００５１】同心電極にスパイラル構造のスペーサーを
セットし、これを円筒電極に挿入して、スペーサーで極
間が一定となるように同心電極を中心軸上に保持した。
この電解装置２個を上水（屋上タンクに貯蔵され、残留
塩素が消失した水道水、電気伝導度２７５μＳ／ｃｍ，
塩素イオン濃度４０ｐｐｍ）の配管経路上に図７に示す
ように設置し、バルブを調整し、２リットル／分の流量
となるようにした。通水する／しないを選択できる電磁
弁を電解槽上流側に設け、該電磁弁が開いたときに電解
槽に通電されるように制御される制御部を設けた。制御
部では電磁弁が開いている時間をカウントし、一定時間
ごとに印加電圧の極性を反転させる機能を設け、このと
きは５分で反転させるように設定し、該電極に９Ｖの定
電圧を印加した。１回あたり約１０秒通水し、約１００
回、断続的に通水を行った。複数回（５回）、本電解装
置を通過した水を採水し、ＤＰＤ法にて遊離残留塩素濃
度を測定した。表１にその結果を示す。同様に図４に示
した電解槽を用いて試験を実施した。

【００５２】

【表１】

【００５３】表１から、本発明の飲料製造装置のインラ
イン塩素発生電解装置によって、飲料用の水として十分
な濃度の残留塩素が生成できていることがわかる。さら
に、図４に示した電解槽と比較して、本発明の電解槽は
やや塩素発生効率が高いことが確認された。

【００５４】

【発明の効果】本発明により、淡水中の塩素イオンを遊
離塩素に変換でき、少ないスペースにも設置できる組立
が容易なインライン式電解装置を提供することができ
た。この電解装置により、特に飲料製造装置用インライ
ン塩素発生電解装置及びそれを有する飲料製造装置を提
供することができた。また、このような電解装置の円筒
型電極と同心電極との間の電極保持具としてのスペーサ
ーをスパイラル状にすることにより電解装置の組立が簡
単正確で発生する不必要なガスの排除も効率的に行われ
るようになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明のスパイラル構造のスペーサー
を用いた電解装置の実施の形態の１例の斜視図であり、
（ｂ）はその断面図である。

【図２】（ａ）は本発明の他の実施の形態の電解装置
（Ｉ型）の側断面図であり、（ｂ）はそのＡ−Ａ断面図
であり（ｃ）は斜視図である。

【図３】（ａ）は本発明の別の実施の形態の電解装置
（Ｌ型）の一部を断面にした側面図であり、（ｂ）は本
発明の他の実施の形態の電解装置（Ｕ型）の一部を断面
にした側面図である。

【図４】（ａ）は実施の形態に対する比較例の側断面図
であり、（ｂ）はそのＢ−Ｂ断面図であり、（ｃ）は陰
極に取り付けられた電極保持具の斜視図である。

【図５】複数の電解装置を直列にしたときの各電極間の
結線図の一例を示す図。

【図６】複数の電解装置を直列にしたときの各電極間の
結線図の一例を示す図。

【図７】複数の電解装置を直列にしたときの各電極間の
結線図の一例を示す図。

【図８】カップ式飲料製造装置の一例の概略構成図。

【図９】カップ式飲料製造装置の一例の概略構成図。

【図１０】本発明の電解装置を用い、貯水槽を屋上に設
置したビルの給水系統図。

【符号の説明】

１，６７通水管１１円筒電極（陽極）１１Ａ陽極母材（電極母材）１１Ｂ内壁面（陽極面）２１同心電極（陰極）２１Ａ陰極母材（電極母材）２１Ｂ外壁面（陰極面）３１，３１Ａ，３１Ｂ電極保持具３２，３２Ｂ通水孔３５スパイラル構造のスペーサー３７，３７Ａ接続用のアダプター６０カップ式飲料製造装置１００，１３０Ａ，１３０Ｂ，１３０Ｃ電解装置（イ
ンライン塩素発生電解装置）１１０Ｌ型電解装置１２０Ｕ型電解装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被処理水の給水経路上に配置されて少な
くとも１つ設けられた円筒型電解槽と該電解槽の内部に
配設した１対の電極である円筒電極及び同心電極とを有
し、該１対の電極間に直流電圧を印加すると共に、前記
被処理水を通水して該被処理水の電気分解を行い、前記
被処理水に含まれる塩素イオンを塩素に変換する密閉式
電解槽を形成した電解装置であって、前記円筒電極と同
心電極との極間間隙を維持する電極保持具をスパイラル
構造のスペーサーにしたことを特徴とするインライン塩
素発生電解装置。
【請求項２】被処理水の給水経路上に配置された少な
くとも１つの円筒型電解槽の１対の電極に直流電圧を印
加して、前記被処理水の電気分解を行い、連続的または
断続的に通水しながら前記被処理水に含まれる塩素イオ
ンを塩素に変換する方法であって、前記円筒型電解槽の
内部に円筒電極と同心電極を配置し、円筒電極と同心電
極との極間間隙を維持する電極保持具にスパイラル構造
のスペーサーを用いた密閉式電解槽を形成し、通水中の
被処理水がスパイラル状に移動して通水中に前記被処理
水に含まれる塩素イオンを塩素に変換すると共に発生ガ
スを排除させ易くしたことを特徴とする被処理水の電解
処理方法。
【請求項３】被処理水の給水経路上に配置された少な
くとも１つの密閉式の円筒型電解槽の１対の電極に直流
電圧を印加して、前記被処理水の電気分解を行い、連続
的または断続的に通水しながら前記被処理水に含まれる
塩素イオンを塩素に変換するインライン塩素発生電解装
置を用いたカップ式飲料製造装置であって、前記塩素発
生電解装置下流側の配管内の水の容積が１回の処理水使
用量より多いことを特徴とするカップ式飲料製造装置。
【請求項４】被処理水の給水経路上に配置された少な
くとも１つの密閉式の円筒型電解槽の１対の電極に直流
電圧を印加して、前記被処理水の電気分解を行い、連続
的または断続的に通水しながら前記被処理水に含まれる
塩素イオンを塩素に変換するインライン塩素発生電解装
置を用いたカップ式飲料製造装置であって、前記塩素発
生電解装置の円筒型電解槽の内部に円筒電極と同心電極
を配置し、該円筒電極と同心電極との極間間隙を維持す
る電極保持具をスパイラル構造のスペーサーにすると共
に、前記塩素発生電解装置下流側の配管内の水の容積が
１回の水使用量より多いことを特徴とするカップ式飲料
製造装置。
【請求項５】被処理水の給水経路上に配置された少な
くとも１つの密閉式の円筒型電解槽の１対の円筒電極と
同心電極間に電圧を印加して、前記被処理水の電気分解
を行い、前記被処理水に含まれる塩素イオンを塩素に変
換するインライン塩素発生電解装置を構成する円筒型電
解槽の円筒電極の内部中央に同心電極を配置し、両電極
相互の同心配置を維持させることを特徴とするスパイラ
ル構造のスペーサー。