| 【発明の名称】 |
電解水製造装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】秋山 修 【住所又は居所】京都市中京区西ノ京桑原町1番地 株式会社島津製作所内
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| 【要約】 |
【課題】電解水の大量使用ユーザと、少量使用ユーザとの両ユーザに対して安定して次亜塩素酸濃度をモニタできる電解水製造装置を提供する。
【解決手段】電解槽11の電解水取出口に、それぞれT形の密閉構造で凹部を設けた第1液槽61a、61bからサンプリングする流路と、強酸性水取出口17a、強アルカリ水取出口18aから外部に電解水を貯める酸性水タンク86a、及び、アルカリ水タンク86bからサンプリングする流路とを設け、三方切換弁85a、85bで切換えて、混合部60aから測定部30に試料を送り濃度を測定する。T形密閉構造の凹部でのサンプリングは気泡を吸込む事が無く、他方タンク86a、86bからのサンプリングはタンク内で気液分離が行なわれているので、気泡を吸込むことがなく、安定して濃度をモニタすることができる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項1】2つの電極を備えそれぞれの電極に正・負の電圧を加えることにより含塩素水を電気分解することのできる電解槽と、両方の電極側からそれぞれ導かれた水が各々分離された各槽に導入される第1液槽と、その各槽の水をそれぞれ独立に送液する第1、第2の送液手段と、それら送液された水が貯蔵され、強制攪拌することによりこれらを混合する第2液槽と、その第2液槽の混合液を所定の流量で送液する第3の送液手段と、その第3の送液手段で送液された混合液について、波長260nm〜330nmの範囲で光の吸収強度を測定する測定手段とを備えた電解水製造装置において、前記電解槽の出口付近にそれぞれT形密閉構造の第1液槽を設け、その第1液槽の試料からサンプリングする配管と、前記電解槽の外部に設けられた酸性水タンク及びアルカリ水タンクの試料からサンプリングする配管と、その両配管からのサンプリングをそれぞれ切換える三方切換弁又は三方切換コックを設けて、前記第1、第2の送液手段にて送液することを特徴とする電解水製造装置。
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【発明の詳細な説明】【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、医療や食品産業、農業などの分野で用いられる電解水製造装置に係わり、特に、その生成された強酸性水に含まれる次亜塩素酸の濃度をモニタする電解水製造装置に関する。 【0002】 【従来の技術】電解水製造装置は、含塩素水を電気分解することによって、陽極側に強酸性水を、陰極側に強アルカリ水をそれぞれ生成するものである。水が塩素を含んでいるとき、陽極側で発生する強酸性水には、殺菌能力を有する次亜塩素酸が含まれる。特に、水に塩化ナトリウムや塩化カリウム等を加えて電気分解を行なった時に、陽極側で発生する強酸性水は、次亜塩素酸を数10ppm含み、低pH(2.5〜3.0)、高ORP(酸化還元電位を表すORPが+1100mV程度)を示し、強力な殺菌効果を持つことが知られている。そこで生成された強酸性水は、医療の分野では、病院での手指消毒、院内感染を起こすMRSAの殺菌などに効果あるものとして用いられ、食品産業では厨房機器の消毒、殺菌、水産加工業での魚の殺菌、O−157の殺菌などに用いられている。また、農業の分野では、塩化カリウムを添加した水を電気分解して得た強酸性水をハウス栽培(メロン、野菜、梨、花など)の病原菌の消毒、稲もみの殺菌などに用い、これにより農薬の使用量を少なくし環境に優しい農業を目指す動きがある。 【0003】図4に従来の電解水製造装置を示す。電解水製造装置は、電解水生成部10と測定部30とその測定部30に測定用の混合液を送るための混合部60とから構成される。電解水生成部10は電解槽11を備えており、この電解槽11には、バルブ16を通じて塩化ナトリウムを約20ミリモル添加された水道水が導入される。隔膜15を挟んで配置される陽極12と陰極13との間に直流電圧源14が接続される。陽極12側に生じた強酸性水は、強酸性水取出口17から取り出され、陰極13側に生じた強アルカリ水は、強アルカリ水取出口18から取り出され、これらは殺菌、洗浄などの本来の用途に用いられる。さらに、これらの取出口17、18には、測定用の分岐が設けられ、それぞれバルブ21、22を通じて測定のために強酸性水の一部と強アルカリ水の一部が取り出される。 【0004】このようにサンプリングされる強酸性水と強アルカリ水は、混合部60の第1液槽61の液槽62、63の各々に導かれた後、第2液槽67に導かれて混合される。第1、第2の2つの液槽61、67はともに大気開放型の液槽であり、酸性水に対する耐性から、たとえば塩化ビニール系の材料で構成される。第1液槽61はそれぞれ独立した液槽62、63を有する2槽式であり、各液槽62、63は大きな面積の大気開放(上面)を有する。液槽62、63の各々には導入口と排出口とが備えられ、導入口から導入された強酸性水と強アルカリ水はこれらの各液槽62、63に一旦貯えられる。 【0005】電解槽11において生成される強酸性水は塩素ガスと酸素ガスとを含み、強アルカリ水は水素ガスを含んでおり、ともに多量の気体を含んだ気液混合体となっている。これらの液中の気泡は、その大きさが最大直径10mmにも達するものから1mm以下のものまでさまざまである。このような強酸性水と強アルカリ水は、電解槽11から水道水などの原水に近い圧力で導き出されてくるが、上面に広面積大気開放を持つ液槽62、63に、各々導入され一旦貯水されて大気圧に戻されるため、直径が2mm〜10mm程度の大きな気泡はただちに崩壊し、気泡中に閉じ込められていた気体は周囲の大気中に放散される。そこで、吸引チューブ64、65を液槽62、63の各々に差し込んでそれらの上澄み液を吸引すれば、大きな気泡の除去された強酸性水および強アルカリ水を取り出すことができる。この吸引チューブ64、65は塩化ビニール系チューブやフッ素樹脂チューブなどからなり、独立したしごきポンプ73、74を用いることによって、それぞれ所定の流量で強酸性水と強アルカリ水とを吸引し、第2液槽67に導くことができる。 【0006】この第2液槽67は第1液槽61と同様に上面が開放された大気開放型の液槽となっている。そして、この第2液槽67にはフィルタ69を備えた塩化ビニール系あるいはフッ素樹脂などの吸引チューブ68の先端が差し込まれている。この吸引チューブ68内の液体は、しごきポンプ75によって所定の流量で吸引される。こうして吸引された混合液は、所定の流量で光学的な測定部30のフローセル31に送られる。この第2液槽67には、攪拌用のモータ72により回転する攪拌子71が設けられ、これによって、導入された強酸性水と強アルカリ水とが強制的に攪拌・混合され、強酸性水と強アルカリ水とが十分に混合される。この攪拌子71は、モータ72の回転軸の先端に平板状のプロペラを取付けたものなどが用いられ、吸引チューブ64、65の先端と、吸引チューブ68の先端との中間に配置される。第1液槽61から吸引される強酸性水および強アルカリ水にはそれぞれ口径1mm以下の細かい気泡が多数混在しているが、吸引チューブ64、65の通過中に結合を繰り返して口径1〜2mm前後の気泡に成長する。混合液にはこれらの気泡が含まれているが、第2液槽67に導入されることによって、気泡は大気中に放散させられる。吸引チューブ68によって、このように混合液が吸引されるので、比較的小さな気泡の除去された状態の混合液を測定部30に送ることができる。ここでは吸引チューブ68の先端に細かいメッシュのフィルタ69が取付けられているため、気泡や析出塩類等を吸引チューブ68内に吸引することがない。すなわち、第2液槽67の混合液中に残っていた直径1〜2mmほどの気泡は、フィルタ69を突き抜けることができずに大気中に放散させられてしまう。このフィルタ69としては、たとえばフッ素樹脂やナイロンなどの樹脂や、木綿布などの布類、あるいは、ろ紙などの紙類などが用いられる。 【0007】測定部30は、混合液が送られる石英ガラスなどからなるフローセル31と、これを挟むように配置された光源32と、フォトセル36と、フォトセル37とを備える。光源32は、たとえばキセノンフラッシュランプや重水素ランプなどが用いられる。この光はフローセル31を透過し、石英板などのビームスプリッタ33で2分割されてフォトセル36、37に導かれる。フォトセル36、37には、光学フィルタ34、35が取付けられ、一方の光学フィルタ34は、主透過波長292nmの干渉フィルタからなり、他方の光学フィルタ35は400nm以上の長波長域の光を通すバンドパスフィルタ(あるいはシャープカットフィルタ)などが用いられる。フォトセル36、37はたとえばSiフォトセル等からなり、検出信号(電気信号)がそれぞれ測光電気回路(図示しない)に送られ吸光度への変換が行われ、さらに2つの吸光度の差を求める演算および次亜塩素酸濃度への変換のための演算処理が行なわれる。すなわち、波長292nmの光に対する吸光度と、400nm以上の長波長の光に対する吸光度との差が求められる。この吸光度差は、混合比に対応する補正ファクターを乗算することによって、次亜塩素酸濃度に変換された後、表示装置などでその濃度が表示される。 【0008】 【発明が解決しようとする課題】従来の電解水製造装置は以上のように構成されているが、電解水生成部10を用いて短時間に大量の電解水を使用するためには、外部に酸性水タンク及びアルカリ水タンクを設けることが多い。この場合、高いところに酸性水タンク及びアルカリ水タンクを設置し重力を利用して電解水を取出す方法と、酸性水タンク及びアルカリ水タンクに大型ポンプを接続し、より強力に大量に送液する方法が考えられる。このとき試料のサンプリングは酸性水タンク及びアルカリ水タンクからすることになる。一方、電解水生成部10を流し台のシンクのすぐ横に設置し、電解槽11から出てくる電解水、例えば、1〜5リットル/分程度で充分使用可能なユーザの場合、電解槽11の強酸性水取出口17及び強アルカリ水取出口18のところで試料をサンプリングすることになる。上記のように電解水を大量に使用するユーザと、少量しか使用しないユーザとのどちらのユーザに対しても、次亜塩素酸濃度を安定して測定できる試料のサンプリング方法が必要であるという課題がある。 【0009】本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、電解水を大量に使用するユーザと、少量しか使用しないユーザとのどちらのユーザに対しても、安定して次亜塩素酸濃度を測定できる電解水製造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】上記の目的を達成するため、本発明の電解水製造装置は、2つの電極を備えそれぞれの電極に正・負の電圧を加えることにより含塩素水を電気分解することのできる電解槽と、両方の電極側からそれぞれ導かれた水が各々分離された各槽に導入される第1液槽と、その各槽の水をそれぞれ独立に送液する第1、第2の送液手段と、それら送液された水が貯蔵され、強制攪拌することによりこれらを混合する第2液槽と、その第2液槽の混合液を所定の流量で送液する第3の送液手段と、その第3の送液手段で送液された混合液について、波長260nm〜330nmの範囲で光の吸収強度を測定する測定手段とを備えた電解水製造装置において、前記電解槽の出口付近にそれぞれT形密閉構造の第1液槽を設け、その第1液槽の試料からサンプリングする配管と、前記電解槽の外部に設けられた酸性水タンク及びアルカリ水タンクの試料からサンプリングする配管と、その両配管からのサンプリングをそれぞれ切換える三方切換弁または三方切換コックを設けて、前記第1、第2の送液手段にて送液するものである。 【0011】本発明の電解水製造装置は上記のように構成されており、電解槽の両出口付近に酸性水用及びアルカリ水用の小型のT形密閉構造の2個の第1液槽を設け、それぞれT形の凹部からサンプリングする2本の配管と、電解槽の外部に設けられた酸性水タンク及びアルカリ水タンクからサンプリングできる2本の配管とを設け、その配管流路をそれぞれ切換えてサンプリングできる三方切換弁または三方切換コックを設けて、第1液槽からのサンプリングと、酸性水タンク及びアルカリ水タンクからのサンプリングの両サンプリングを、必要に応じそれぞれ切換えて使用することができる。そして、第1液槽からサンプリングする場合は、T形の凹部からサンプリングするので気泡を吸引することが無く、また、外部に設けられた酸性水タンク及びアルカリ水タンクからサンプリングする場合は、タンク内で気液分離が行なわれ気泡の影響をほとんど無くすることができる。そのため安定した測定を行なうことができる。 【0012】 【発明の実施の形態】本発明の電解水製造装置の一実施例を図1を参照しながら説明する。図1は本発明の電解水製造装置のブロック模式図を示す。本電解水製造装置は、軟水と塩水を混合して供給する原水供給部80と、原水を強酸性水と強アルカリ水に電気分解する電解水生成部10と、両電解水をサンプリングするT形密閉構造の第1液槽61a、61bと、両電解水を外部に貯め殺菌/消毒などに使用しまたサンプリングする酸性水タンク86a、アルカリ水タンク86bと、その酸性水タンク86a、アルカリ水タンク86bからのサンプリングと第1液槽61a、61bからのサンプリングを切換えることができる三方切換弁85a、85bと、その三方切換弁85a、85bを介してサンプリング液を送液するしごきポンプ73、74からなる第1、第2送液手段と、送液された電解水を混合攪拌する第2液槽67と、その混合液を送液するしごきポンプ75からなる第3送液手段と、送液された混合液の吸光光度を測定し次亜塩素酸濃度をモニタする測定部30とから構成される。 【0013】原水供給部80は、軟水器81からの軟水と塩水タンク82から送液ポンプ83で送液された塩水とをミキサ84で混合し、塩化ナトリウムを約20ミリモル添加された原水を電解槽11に供給するものである。電解水生成部10は、原水供給部からバルブ16を介して原水が供給され、電解槽11に隔膜15と陽極12、陰極13を設け、直流電圧源14から直流電圧が印加されて、含塩素水を電気分解し陽極12側に強酸性水と陰極13側に強アルカリ水を生成するものである。 【0014】第1液槽61a、61bは、電解槽11の両極側に設けられたそれぞれの電解水取出口に設置され、T形の密閉構造をし、サンプリング用の凹部を中央下部に備えたもので、その材質は硬質塩化ビニール製のものである。図2に第1液槽61a、61bを示す。(a)は正面の断面を示す図であり、(b)は側面を示し、(c)は底面を示す図である。第1液槽61a、61bはT形ケース91cと電解槽接続口91aと電解水取出口91bと凹部金具90aとサンプリング管92から構成され、電解槽11で生成された電解水は、電解槽接続口91aから導入され、T型ケース91cの液槽室91を通り、電解水取出口91b(強酸性水取出口17a、強アルカリ水取出口18a)から外部に設けられた酸性水タンク86a及びアルカリ水タンク86bに貯められる。液槽室91の下部に凹部金具90aが取付けられおり、この凹部のサンプリング室90からサンプリング管92によってサンプリングされ、サンプリング口64a、65aからバルブ21及び22を介して、三方切換弁85a、85bに送られる。そして、第1液槽61a、61bは密閉構造をしているので、電解槽11の上部に蓋をして、電解水出口から第1液槽61a、61bを経由し外部の酸性水タンク86a及びアルカリ水タンク86b間が、密閉構造になり、軟水器81からミキサ84を介しバルブ16を通して、約1kgf/cm2の水圧が、取り出される電解水にかかるため、3m程度の揚程が可能となり、外部に設けられる酸性水タンク86a及びアルカリ水タンク86bの設置高さを高くしても問題が無くなる。それによってタンク86a及び86bに貯められた電解水は、高さの差による重力によって、流し台のシンクに水勢よく出ることになる。また、電解槽11からの強酸性水は、液体成分以外に塩素ガスと酸素ガスを含み、強アルカリ水は、同じく液体成分以外に水素ガスを含んでおり、直接サンプリングすれば、気泡を吸引することになるが、ここではサンプリングの場所をT形ケース91cの下方の凹部のサンプリング室90からサンプリングするので、大きな気泡の影響を受けないことが実証されている。 【0015】酸性水タンク86a、アルカリ水タンク86bは、第1液槽61a、61bを介して強酸性水と強アルカリ水を外部に貯めるために設けられたタンクである。小規模な電解水製造装置では、酸性水タンク86aの容量は、50〜60リットル、アルカリ水タンク86bの容量は、20リットル程度のものが用いられ、電解水生成部10の上方の高い位置に配置されて、流し台のシンクの位置での電解水の水勢が強くなるようにしている。そして、酸性水タンク86a、アルカリ水タンク86bにサンプリング管87a、87bが設けられ、三方切換弁85a、85bに接続され、酸性水タンク86a、アルカリ水タンク86bからサンプリングをすることができる。図3に、本電解水製造装置の各タンク86a、86bの配置を示す。(a)は電解水を小規模に消費する場合で、各タンク86a、86bの配置は、床面積を有効にするために、垂直に配置され、酸性水タンク86a、アルカリ水タンク86bを上部に配置して、重力により水勢をよくしている。(b)は電解水を大規模に消費する場合で、大型の酸性水タンク86a、アルカリ水タンク86bを水平に配置して、大型ポンプによって送液している。 【0016】三方切換弁85a、85bは、外部に設けられた酸性水タンク86a、アルカリ水タンク86bのサンプリング管87a、87bからのサンプリングと、第1液槽61a、61bからのサンプリングとを切換える三方弁である。その切換は手動又は自動によって行なわれる。そして、第1、第2の送液手段の吸引チューブ64、65に接続される。大量の電解水を用いて殺菌・消毒を行なうときは、外部に酸性水タンク86a、アルカリ水タンク86bが設けられ、電解槽11で生成した電解水を、一旦、この酸性水タンク86a、アルカリ水タンク86bに貯めて、その取水口から流し台のシンクに導いて使われる。このような場合のサンプリングは、開放型の酸性水タンク86a、アルカリ水タンク86bで、電解水の気液分離が充分に行なわれているので大きな気泡が無く、ここからサンプリングされるケースが多い。他方、少量の電解水しか使用しない場合、例えば、電解水の生成量が1〜5リットル/min程度で十分な使用者に対しては、酸性水タンク86a、アルカリ水タンク86bを外部に設けず、直接、電解槽11の強酸性水取出口17a、強アルカリ取出口18aから電解水を流し台のシンクに導き、取水して殺菌・消毒に使用される。この場合は、第1液槽61a、61bからサンプリングされる。この両者のサンプリング切換えが三方切換弁85a、85bを用いて行なわれる。第1液槽61a、61bからサンプリングされる場合は、電解槽11から出てきた電解水中の次亜塩素酸濃度を刻々にモニタすることができる。他方、酸性水タンク86a、アルカリ水タンク86bからサンプリングされる場合は、タンク内に貯えられた電解水中の次亜塩素酸濃度の時間平均値が得られる。この場合、タンク内で実質的に気液分離が行なわれるため、気泡の影響はほとんどないが、長いフッ素樹脂の吸引チューブでサンプルとしての電解水を吸引するため、応答時間が相当長くなる。しかし多少応答時間が長くても実質上の支障は少ない。 【0017】第1、第2の送液手段は、混合部60aの吸引チューブ64、65と、独立したしごきポンプ73、74とから構成される。吸引チューブ64、65は塩化ビニール系チューブやフッ素樹脂チューブなどからなり、独立したしごきポンプ73、74を用いることによって、それぞれ所定の流量で強酸性水と強アルカリ水とを吸引し、第2液槽67に導くことができる。第2液槽67は、上面が開放された大気開放型の液槽で、攪拌用のモータ72により回転する攪拌子71が設けられ、これによって、導入された強酸性水と強アルカリ水とが強制的に攪拌・混合され、強酸性水と強アルカリ水とが十分に混合される。この攪拌子71は、モータ72の回転軸の先端に平板状のプロペラを取付けたものなどが用いられ、吸引チューブ64、65の先端と、吸引チューブ68の先端との中間に配置される。第3の送液手段は、フィルタ69を備えた塩化ビニール系あるいはフッ素樹脂などの吸引チューブ68の先端が第2液槽67に差し込まれ、この吸引チューブ68内の液体を、しごきポンプ75によって所定の流量で吸引し、その吸引した混合液を、所定の流量で光学的な測定部30のフローセル31に送る。第1液槽61a、61bから吸引される強酸性水および強アルカリ水にはそれぞれ口径1mm以下の細かい気泡が多数混在しているが、吸引チューブ64、65の通過中に結合を繰り返して口径1〜2mm前後の気泡に成長する。混合液にはこれらの気泡が含まれているが、第2液槽67に導入されることによって、気泡は大気中に放散させられる。吸引チューブ68によって、このように混合液が吸引されるので、比較的小さな気泡の除去された状態の混合液を測定部30に送ることができる。ここでは吸引チューブ68の先端に細かいメッシュのフィルタ69が取付けられているため、気泡や析出塩類等を吸引チューブ68内に吸引することがない。すなわち、第2液槽67の混合液中に残っていた直径1〜2mmほどの気泡は、フィルタ69を突き抜けることができずに大気中に放散させられてしまう。このフィルタ69としては、たとえばフッ素樹脂やナイロンなどの樹脂や、木綿布などの布類、あるいは、ろ紙などの紙類などが用いられる。 【0018】測定部30は、従来のものと同じで、混合液が送られる石英ガラスなどからなるフローセル31と、これを挟むように配置された、光源32と、ビームスプリッタ33と、光学フィルタ34を前面に設けたフォトセル36と、光学フィルタ35を前面に設けたフォトセル37とを備える。光源32は、たとえばキセノンフラッシュランプや重水素ランプなどが用いられる。この光はフローセル31を透過し、石英板などのビームスプリッタ33で一部を反射し、残りを透過して、フォトセル36、37に導かれる。フォトセル36、37には、光学フィルタ34、35が取付けられ、一方の光学フィルタ34は、主透過波長292nmの干渉フィルタからなり、他方の光学フィルタ35は400nm以上の長波長域の光を通すバンドパスフィルタ(あるいはシャープカットフィルタ)などが用いられる。フォトセル36、37はたとえばSiフォトセル等からなり、検出信号(電気信号)がそれぞれ電気回路(図示しない)に送られ吸光度への変換が行われ、さらに2つの吸光度の差を求める演算および次亜塩素酸濃度への変換のための演算処理が行なわれる。すなわち、2波長測定法により、波長292nmの光に対する吸光度と、400nm以上の長波長の光に対する吸光度との差が求められる。この吸光度差は、混合比に対応する補正ファクターとなり、乗算することによって、次亜塩素酸濃度に変換された後、表示装置などでその濃度が表示される。 【0019】 【発明の効果】本発明の電解水製造装置は上記のように構成されており、電解槽の電解水取出口のそれぞれにT形密閉構造で凹部を備えた第1液槽を設け、その凹部からサンプリングする流路と、電解槽の外部に設けられた酸性水タンク及びアルカリ水タンクからサンプリングする流路とを設け、それぞれ三方切換弁または三方切換コックを設け、必要に応じそれぞれ切換えて使用することができるように構成し、第1液槽からサンプリングする場合、T形凹部からサンプリングするので気泡を吸引することが無く、又、外部に設けられたタンクからサンプリングする場合、タンク内では気液分離が行なわれているので、気泡の影響をほとんど受けることがなくサンプリングすることができる。そのため安定した測定を行なうことができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】000001993 【氏名又は名称】株式会社島津製作所 【住所又は居所】京都府京都市中京区西ノ京桑原町1番地
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| 【出願日】 |
平成13年9月7日(2001.9.7) |
| 【代理人】 |
【識別番号】100098671 【弁理士】 【氏名又は名称】喜多 俊文 (外1名)
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| 【公開番号】 |
特開2003−80250(P2003−80250A) |
| 【公開日】 |
平成15年3月18日(2003.3.18) |
| 【出願番号】 |
特願2001−271717(P2001−271717) |
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