(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
塩素イオンを含む飲料水を大気遮断された容器内で電気分解することによって活性塩素を含む塩素含有水を生成する塩素発生装置において、前記容器の底部から上方へ伸びるようにして形成され、所定の電流を通電されることにより前記容器に貯留された前記飲料水を電気分解する一対の対面した板状電極と、前記容器の内部上方に形成されて前記飲料水の電気分解に基づいて発生する電気分解ガスを貯留するガス貯留部と、前記容器の底部に設けられて前記一対の対面した板状電極で隔てられる前記飲料水の流入部および流出部を有することを特徴とする塩素発生装置。
【請求項２】
前記一対の対面した板状電極は、前記流入部から前記容器に供給された前記飲料水を前記容器の上方に誘導し、前記容器の上方で下方へ反転させて前記流出部へ向かう流れを発生させる構成の請求項第１項記載の塩素発生装置。
【請求項３】
前記容器は、前記飲料水の電気分解に基づいて発生する電気分解ガスを前記容器の内部上方から外部に放出するガス放出部を有する構成の請求項第１項記載の塩素発生装置。
【請求項４】
前記ガス放出部は、前記電気分解ガスの発生量に応じて所定のタイミングで大気開放される構成の請求項第３項記載の塩素発生装置。
【請求項５】
前記容器は、前記底部から内部上方に向かって内部断面積が減じられた形状を有する構成の請求項第１項記載の塩素発生装置。
【請求項６】
前記一対の対面した板状電極は、前記電気分解ガスが前記容器の内部に充満することに基づく前記容器内の水位低下によって液面から露出しない形状を有する構成の請求項第1項記載の塩素発生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は飲料水を電気分解して活性塩素を発生させる塩素発生装置に関し、特に、電気分解後の飲料水（以下、塩素含有水という）から電気分解によって発生した酸素ガスおよび水素ガス等の電気分解ガスを分離することのできる塩素発生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の塩素発生装置として、例えば、特開平９−１１４９号に開示されるものがある。この塩素発生装置は、飲料水を貯留したタンクに接続された供給管路によって飲料水の通路を形成し、この通路に一対の電極を対向配置して密閉型の電解槽を形成している。
【０００３】
この塩素発生装置によると、飲料水の供給時に電解槽内の一対の電極に所定の直流電圧を印加することにより飲料水を電気分解し、電気分解によって生成された活性塩素を含む酸性水とアルカリイオン水を混合して下流側に供給しており、外部からバクテリア等の侵入を生じることなく飲料水に活性塩素をもれなく含有させることによって殺菌力を得ている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の塩素発生装置によると、飲料水を電解槽で電気分解することによって酸素や水素等の電気分解ガスが発生し、この電気分解ガスが塩素含有水とともに下流に供給されてしまうため、塩素含有水の供給量が不安定になる。また、塩素含有水の供給停止後に電気分解ガスの気泡が配管内に滞留し、気泡部分で塩素含有水による殺菌力が得られず、細菌による配管内汚染を生じる恐れがある。
従って、本発明の目的は電気分解によって発生した電気分解ガスが配管中に流出することなく、電解槽から外部に確実に放出することのできる塩素発生装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するため、塩素イオンを含む飲料水を大気遮断された容器内で電気分解することによって活性塩素を含む塩素含有水を生成する塩素発生装置において、前記容器の底部から上方へ伸びるようにして形成され、所定の電流を通電されることにより前記容器に貯留された前記飲料水を電気分解する一対の対面した板状電極と、前記容器の内部上方に形成されて前記飲料水の電気分解に基づいて発生する電気分解ガスを貯留するガス貯留部と、前記容器の底部に設けられて前記一対の対面した板状電極で隔てられる前記飲料水の流入部および流出部を有する塩素発生装置を提供する。
【０００６】
上記する塩素発生装置において、一対の電極は、流入部から容器に供給された飲料水を容器の上方に誘導し、容器の上方で下方に反転させて流出部へ向かう流れを発生させる構成が好ましく、容器は、飲料水の電気分解に基づいて発生する電気分解ガスを容器の内部上方から外部に放出するガス放出部を有する構成が好ましい。ガス放出部は、電気分解ガスの発生量に応じて所定のタイミングで大気開放されることが好ましい。容器は、底部から内部上方に向かって内部断面積が減じられた形状であっても良く、一対の電極は、電気分解ガスが容器の内部に充満することに基づく容器内の水位低下によって液面から露出しない形状を有することが好ましい。
【０００７】
上記した塩素発生装置において、容器に供給された飲料水を電気分解することによって水素ガスおよび酸素ガス等の電気分解ガスが発生する。この電気分解ガスをガス貯留部で貯留することで液相からガス分が分離し、液相分に混入して配管に流出することに基づく供給量変動、配管内汚染が防止される。また、電気分解ガスを液相と分離することによって容器から確実に放出させることが可能になる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の塩素発生装置を図面を参照して詳細に説明する。
【０００９】
図１は、本発明の実施の形態に係る飲料ディスペンサを示し、取水管１から供給される飲料水をろ過してろ過水を生成する浄水器２と、浄水器２を通過したろ過水を電気分解してシロップ希釈用の塩素含有水を生成する塩素発生器３と、塩素発生器３で電気分解された塩素含有水を通過させる冷却コイル４Ａを有し、冷却水Ｗによって冷却コイル４Ａ内を通過する塩素含有水を冷却する冷却水槽４と、塩素発生器３と冷却水槽４の間の供給管路５に設けられるポンプ６と、冷却コイル４Ａに接続される供給管路７に設けられる希釈水用の流量調節器８Ａと、供給管路７から分岐された供給管路９に接続されて炭酸水を生成するカーボネータ１０と、カーボネータ１０に配管１１を介して接続され、炭酸ガスを充填されたガスボンベ１２と、カーボネータ１０に接続される供給管路１３に設けられる炭酸水用の流量調節器８Ｂと、供給管路７を介して供給される希釈水、および供給管路１３を介して供給される炭酸水をカップ１４に注ぐバルブ１５と、取水管１に設けられる電磁弁１６Ａと、供給管路７に設けられる電磁弁１６Ｂと、供給管路９に設けられる電磁弁１６Ｃと、供給管路１３に設けられる電磁弁１６Ｄと、冷却水槽４に冷却水Ｗを供給するとともに塩素発生器３で発生する電気分解ガスを冷却水Ｗ中に放出させるガス抜き管１７と、ガス抜き管１７に設けられるガス抜き電磁弁１８と、塩素発生器３に設けられる一対の電極に直流電流を供給する電源部１９と、ポンプ６を駆動するモータ２０と、販売飲料の種類、販売量等の情報に基づく販売信号を出力する販売制御部２１と、販売制御部２１から入力する販売信号に基づいて各部を制御する主制御部２２を有する。
同図において、バルブ１５にはシロップを供給するシロップ管路が接続されるが図示省略している。
【００１０】
浄水器２は、フィルタ部材として活性炭充填層を有する活性炭フィルタを使用する。
【００１１】
供給管路５、７，９，および１３は、ポリエチレンチューブで形成されており、冷却コイル４Ａは、伝熱性に優れるステンレス管によって形成されている。供給管路５、７，９，および１３の内径は４ｍｍ、冷却コイル４Ａの内径は５．５ｍｍである。
【００１２】
流量調節器８Ａおよび８Ｂは、供給管路内を流れる塩素含有水の単位時間当たりの流量を所定の流量に設定するものであり、供給管路の配置や塩素発生器３におけるろ過水の電気分解効率に基づいて設定される。
【００１３】
カーボネータ１０は、ガスボンベ１２から配管１１を介して供給される炭酸ガスを供給管路９を介して供給される塩素含有水に溶解させることによって炭酸水を形成する。炭酸水の供給動作は、供給管路９の電磁弁１６Ｃを閉じた状態で供給管路１３の電磁分１６Ｄを開くことにより、ガスボンベ１２から供給される炭酸ガスの圧力に基づいて行われる。ガスボンベ１２には、ガスの供給圧を調節する供給弁が設けられている。カーボネータ１０の内部には、水位を検出するフロートスイッチ等の水位センサ（図示せず）が設けられている。この水位センサは、カーボネータ１０に貯蔵された炭酸水が所定の水位まで減少すると主制御部２２に水位低下信号を出力する。また、カーボネータ１０は、図示しない冷却水槽に浸漬されることによって内蔵された炭酸水を所定の温度に冷却している。
【００１４】
ガス抜き管１７は、塩素発生器３でろ過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冷却水槽４の冷却水Ｗ中に放出させるとともに、冷却水Ｗの補給モードにおいてろ過水を塩素発生器３から冷却水槽４に冷却水Ｗを供給する。このガス抜き管１７を介して冷却水槽４にろ過水が供給されるときは塩素発生器３においてろ過水の電気分解を行わないように制御されるが、冷却水Ｗの汚染を防ぐために電気分解された塩素含有水が供給されても良い。
【００１５】
ガス抜き電磁弁１８は、ろ過水の電気分解に基づく電気分解ガスの発生量に応じた所定のタイミングで開閉させるか、あるいは、所定の時間間隔で開閉させるようにしても良い。
【００１６】
電源部１９は、希釈水としての塩素含有水の供給時、カーボネータ１０への補給時に所定の電流値で電極３０Ａ、３０Ｂに通電する。また、電気分解による電極の消耗を防ぐために所定の通電時間（例えば、２４時間）間隔で正負の極性を変更する。
【００１７】
図２（ａ）は、塩素発生器３の縦断面を示し、電気分解用の一対の電極３０Ａ、３０Ｂを内部に配置されて上部にガス抜き部３１Ａを設けられる電気分解槽３１と、電気分解槽３１の下部に取り付けられて飲料水の流入部３２Ａおよび流出部３２Ｂを有し、電極３０Ａ、３０Ｂを所定の間隔で固定する基部３２を有する。電気分解槽３１は、下部から上部にかけて断面を減じたテーパー形状を有するとともにガス抜き部３１Ａに連続する部分が円錐状に形成されており、このことによって飲料水の電気分解によって発生した電気分解ガスが内壁に沿ってガス抜き部３１Ａに速やかに誘導されるようになっている。また、電極３０Ａ、３０Ｂとガス抜き部３１Ａの間には空間部３３を設けて所定の間隔を有するように形成されており、流入部３２Ａから電気分解槽３１内に流入したろ過水を空間部３３で反転させて流出部３２Ｂの方向に流す際に液体分とガス成分の分離が促される。電気分解槽３１は、外径（最大部）が４３ｍｍ、内径（最大部）が４０ｍｍであり、容量は約１５０ｃｃである。
【００１８】
図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ部における塩素発生器３の横断面を示し、電極３０Ａ、３０Ｂは、紙面方向の長さが１２０ｍｍ、幅が３６ｍｍのサイズを有し、チタンに白金系のコーティングを施して形成されており、電極間隔ｇが３ｍｍで配置されている。また、電極３０Ａ、３０Ｂは、電極面の両面で電気分解槽３１内のろ過水と接触するよう、即ち、貯留水中に浸漬された状態となるように設けられる。本実施の形態では、電極３０Ａを正極とし、電極３０Ｂを負極としている。
【００１９】
上記した塩素発生装置の動作を飲料ディスペンサにおける塩素含有水の供給動作に基づいて説明する。
【００２０】
販売制御部２１から主制御部２２に希釈水の販売信号が出力されると、主制御部２２は電磁弁１６Ａおよび電磁弁１６Ｂに通電して管路を開くとともにポンプ２０に通電する。このことによって取水管１からフィルタ２に飲料水が供給されてろ過される。フィルタ２を通過したろ過水は、塩素発生器３に供給されて所定の水量が貯留される。また、主制御部２２は、販売信号の入力に基づいて電源部１９に制御信号を出力する。このことにより、塩素発生器３に設けられる電極３０Ａ，３０Ｂに定電流が供給されてろ過水が電気分解される。
【００２１】
塩素発生器３では、電極３０Ａ，３０Ｂへの通電に基づいて正極側の電極３０Ａで塩素イオンＣｌ−が電子を放出することにより活性塩素Ｃｌ２が発生し、ろ過水に溶解することによって活性塩素を含有した塩素含有水が生成される。塩素の水１００ｇ（水温１０℃）に対する溶解度は０．９９７２ｇであるため、発生した活性塩素のほとんどがろ過水に溶解する。このことによって塩素含有水は殺菌力を有する。また、正極側の電極３０Ａでは電気分解によって塩素以外に酸素ガスが発生する。一方、負極側の電極３０Ｂでは、ろ過水の電気分解によって水素ガスが発生する。
【００２２】
ろ過水の電気分解に基づく水素ガスおよび酸素ガスは、電極表面からガス抜き部３１Ａ方向に上昇する。塩素発生器３の内部では、流入部３２Ａから流入したろ過水が電極３０Ａに沿って上昇し、空間部３３で反転して電極３０Ｂに沿って下降する流れが生じることにより活性塩素の溶解が促される。また、電極３０Ａで塩素とともに発生した酸素ガスが空間部３３でろ過水から分離され、電極３０Ｂで発生した水素ガスとともに空間部３３に充満する。主制御部２２は、ろ過水の電気分解開始から所定の時間の経過後にガス抜き電磁弁１８に通電してガス抜き管１７を開くことにより空間部３３に充満した電気分解ガスがガス抜き部３１から冷却水槽４の冷却水Ｗ中に放出される。電気分解ガスの放出後、ガス抜き電磁弁１８が非通電となってガス抜き管１７が閉じられる。
【００２３】
塩素発生器３の流出部３２Ｂから下流側に流出した希釈水としての塩素含有水は、冷却水Ｗに浸漬された冷却コイル４Ａを通過することによって所定の温度に冷却され、供給管路7に設けられる流量調節器８Ａを通過してバルブ１５からカップ１４に注がれる。希釈水の供給開始から所定の時間の経過後に電磁弁１６Ａおよび電磁弁１６Ｂが閉じられる。
【００２４】
また、シロップと混合される炭酸水をカップ１４に供給する場合、主制御部２２は、電磁弁１６Ｄを炭酸水の供給タイミングに応じて開くことによって、カーボネータ１０から所定のガスボリュームの炭酸水が供給管路１３に流出し、バルブ１５からカップ１４に注がれる。炭酸水の供給開始から所定の時間の経過後に電磁弁１６Ｄが閉じられる。
【００２５】
カーボネータ１０に貯蔵された炭酸水が所定の水位まで減少すると、内部に設けられた水位センサによって主制御部２２に水位低下信号が出力される。主制御部２２は、水位低下信号を入力すると、供給管路７の電磁弁１６Ｂおよび供給管路１３の電磁弁１６Ｄを閉じ、電源部１９に制御信号を出力するとともに取水管１の電磁弁１６Ａおよび供給管路９の電磁弁１６Ｃを開く。このことにより、塩素発生器３に設けられる電極３０Ａ，３０Ｂに定電流が供給されてろ過水が電気分解される。電気分解によって生成された塩素含有水は、冷却水Ｗに浸漬された冷却コイル４Ａを通過することによって所定の温度に冷却され、供給管路7および供給管路９を介してカーボネータ１０に貯蔵される。カーボネータ１０に所定の塩素含有水が貯蔵されると、水位センサは主制御部２２への水位低下信号の出力を停止する。主制御部２２は、水位低下信号の出力停止に基づいて電磁弁１６Ａおよび電磁弁１６Ｃを閉じる。
【００２６】
図３（ａ）から（ｃ）は、本発明者によって検討された電気分解槽内の飲料水の流れと電気分解ガスの発生状態を示す。図３（ｄ）は、本実施の形態で説明した形状のものである。
図３（ａ）は、第１の電気分解槽４０Ａを示し、円筒状の透明容器４１と、透明容器の一端に固定される上蓋４２と、透明容器４１の他端に固定される下蓋４３と、上蓋４２に設けられるろ過水の流入部４４と、流入部４４に連続して設けられて透明容器４１内のろ過水に浸漬されるパイプ４４Ａと、下蓋４３に設けられる電気分解後の塩素含有水の流出部４５と、電気分解に基づいて発生した電気分解ガスを外部に放出するガス抜き部４６と、所定の電流を通電されることによって飲料水を電気分解する一対の電極４７Ａ，４７Ｂと、一対の電極４７Ａ，４７Ｂを上蓋４２に固定する電極固定部材４８を有する。この構成によると、電気分解槽４０Ａでは槽内に流れＦaが発生し、電気分解に基づいて発生する電気分解ガス４９が上蓋４２の直下に充満する。
【００２７】
図３（ｂ）は、第２の電気分解槽４０Ｂを示し、上蓋４２に塩素含有水の流出部４５およびガス抜き部４６を有し、下蓋４３にろ過水の流入部４４を有する。この構成によると、電気分解槽４０Ｂでは槽内に流れＦbが発生し、電気分解に基づいて発生する電気分解ガス４９が上蓋４２の直下に充満する。
【００２８】
図３（ｃ）は、第３の電気分解槽４０Ｃを示し、上蓋４２にガス抜き部４６を有し、下蓋４３にろ過水の流入部４４および塩素含有水の流出部４５を有する。この構成によると、電気分解槽４０Ｂでは槽内に流れＦcが発生し、電気分解に基づいて発生する電気分解ガス４９が上蓋４２の直下に充満する。
【００２９】
図３（ｄ）は、第４の電気分解槽４０Ｄを示し、上蓋４２の中央にガス抜き部４６を有し、下蓋４３にろ過水の流入部４４および塩素含有水の流出部４５と、電極固定部材４８を設けて一対の電極４７Ａ，４７Ｂを固定する。この構成によると、電気分解槽４０Ｂでは槽内に流れＦｄが発生し、電気分解に基づいて発生する電気分解ガス４９が上蓋４２の直下に充満する。
【００３０】
図４は、電気分解槽４０Ａ〜４０Ｄのガス抜きおよび飲料水の流れにおける比較結果を示し、上蓋４２にガス抜き部４６を設ける構成では、電気分解ガスの放出性は向上するが、電極固定部材４８を上蓋４２に設けて一対の電極４７Ａ，４７Ｂをろ過水中に浸漬するようにすると電気分解ガスが電気分解槽内に充満するにつれて水位低下が発生して電極が露出し、電流密度の変化が生じる。電流密度の変化が生じると活性塩素量の変動や電極の消耗が著しくなる。また、図３（ａ）〜（ｃ）に示すように流入部４４および流出部４５を配置する構成では、電気分解槽内で流入部４４から流出部４５へショートカットした流れが生じやすくなり、活性塩素の溶解を促す流れの効果が期待できない。また、上蓋４２に流入部４４を設ける構成では、電気分解ガスの充満によって水位低下を生じるとパイプ４４Ａの先端が液面から露出した場合に上流側に電気分解ガスが逆流する恐れがある。このガスの上流側への逆流は、水源からの供給圧力が低い場合、下流側でポンプを駆動することで発生することもある。これは、ポンプの駆動によって電気分解槽４４内が負圧になり、水位低下が生じてパイプ４４Ａが液面から露出することによる。
【００３１】
上記した塩素発生装置によると、ろ過水の電気分解に基づいて発生する酸素ガスおよび水素ガス等の電気分解ガスを空間部３３に貯めてガス抜き部３１Ａから電気分解槽３１の外部に放出することによって、塩素発生器３に接続される取水管１および供給管路５に電気分解ガスを流出させることがなく、活性塩素による殺菌力を有した塩素含有水を安定的に下流側に供給でき、配管内汚染を防止することができる。
【００３２】
また、電気分解槽３１内に電気分解ガスが溜まることによって水位低下を生じても、ガス抜き部３１Ａと電極３０Ａ，３０Ｂとの間に空間部３３を設けることによって電極３０Ａ，３０Ｂがろ過水から露出することがないので、電流密度の変化による電極の消耗、および活性塩素量の変動を防ぐことができる。
【００３３】
本発明の実施の形態では、塩素発生装置を飲料ディスペンサに設けた構成について説明したが、カップ式自動販売機や飲料水を冷却して供給するウォータークーラやアイスメーカに用いることができる。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明の塩素発生装置によると、所定の電流を通電することにより容器に貯留された飲料水を電気分解する一対の対面した板状電極と、容器の内部に形成されて飲料水の電気分解に基づいて発生する電気分解ガスを貯留するガス貯留部と、容器の底部に設けられて一対の対面した板状電極で隔てられる飲料水の流入部および流出部を有するようにしたため、電気分解によって発生した電気分解ガスが配管中に流出することなく、電解槽から外部に確実に放出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る塩素発生装置を有する飲料ディスペンサを示す説明図
【図２】（ａ）は、本発明の実施の形態に係る塩素発生装置の電気分解槽の部分断面図
（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ部における電気分解槽の横断面図
【図３】（ａ）から（ｄ）は、電気分解槽のガス抜きおよび飲料水の流れにおける比較を示す説明図
【図４】飲料水の流入部、流出部、ガス抜き部、および一対の電極の配置の異なる電気分解槽によるガス抜きおよび飲料水の流れにおける比較結果を示す図
【符号の説明】
１，取水管
２，浄水器
３，塩素発生器
４，冷却水槽
４Ａ，冷却コイル
５，供給管路
６，ポンプ
７，供給管路
８Ａ，流量調節器
８Ｂ，流量調節器
９，供給管路
１０，カーボネータ
１１，配管
１２，ガスボンベ
１３，供給管路
１４，カップ
１５，バルブ
１６Ａ，電磁弁
１６Ｂ，電磁弁
１７，ガス抜き管
１８，ガス抜き電磁弁
１９，電源部
２０，モータ
２１，販売制御部
２２，主制御部
３０Ａ，電極
３０Ｂ，電極
３１，電気分解槽
３１Ａ，ガス抜き部
３２，基部
３２Ａ，流入部
３２Ｂ，流出部
４０Ａ，第１の電気分解槽
４０Ｂ，第２の電気分解槽
４０Ｃ，第３の電気分解槽
４０Ｄ，第４の電気分解槽
４１，透明容器
４２，上蓋
４３，下蓋
４４，流入部
４５，流出部
４６，ガス抜き部
４７Ａ，電極
４７Ｂ，電極
４８，電極固定部材
【図１】
0003695985.tif 000002
【図２】
0003695985.tif 000003
【図３】
0003695985.tif 000004
【図４】
0003695985.tif 000005