JP3957436B2 - 塩素イオンを含む水の電気分解装置、飲料供給装置、および塩素イオンを含む水の電気分解方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は塩素イオンを含む水の電気分解装置、飲料供給装置、および塩素イオンを含む水の電気分解方法に関し、特に、自動販売機、飲料ディスペンサ、冷水器等に適用される塩素イオンを含む水の電気分解装置、飲料供給装置、および塩素イオンを含む水の電気分解方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、水源から導入される塩素イオンを含む水道水等の飲料水を電気分解することにより殺菌力を有する活性塩素（Ｃｌ₂）を含んだ飲料水にして供給する飲料供給装置として、例えば、特開昭６０−２８３３９１号公報、および特許第２５６４９４３号公報に開示されるものがある。
【０００３】
これらの公報に開示されている飲料供給装置は、大気に開放されるシスターンまたは水リザーバに貯留される水道水を電気分解して活性塩素を発生させているが、このような大気開放のシスターンや水リザーバでは空中浮遊菌が混入しやすい。また、シスターンに電気分解用電極を設けた場合、水位センサで検出された水位に応じて間欠的に飲料水を供給されることから、最高水位と最低水位の水位差の範囲で水量が変動するのに応じて塩素濃度が変化し、一定濃度の活性塩素を安定して発生させることができない。
【０００４】
そのため、飲料水の配管を全て大気から遮断して空中浮遊菌の混入を防ぐ構成の密閉型の飲料供給装置として、例えば、特開平９−１１４９号公報に開示されるものがある。この飲料供給装置は、飲料水の配管中に大気から密閉された偏平型の電解槽を設けて供給先へ供給される通過中の飲料水に対し電気分解を行っている。この飲料供給装置によると、電解槽が偏平になっているので、円形の配管に一対の電極を設けた場合に比較して一対の電極の間隔を狭めることができるとともに電極幅を大にすることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特開平９−１１４９号公報に開示される飲料供給装置によると、飲料水の供給時に電解槽を通過する飲料水に対し電気分解を行なっており、この通過中の飲料水に有効な量の活性塩素を発生するためには、電極長を大にするか、あるいは、通過する飲料水の流速を小にして飲料水と電極の接触時間（飲料水への通電時間）を所定値にしなければならない。電極長を大にすると、塩素発生器が大型化して飲料供給装置の限られたスペースに組み込むことができなくなる。また、電極のサイズを大きくする代わりに、通過する飲料水の流速を小にすると、飲料水の供給時間（ユーザの待ち時間）長が大になってユーザに冗長感を与えることになり、実用化できない。そのため電極のサイズを大きくせずに、また、飲料水の供給時間長も大にしないで通過する飲料水に対して有効な量の活性塩素を発生させるには、印加する電流を大にしなければならず、これでは電流密度が高くなって電極の消耗が大になる。従って、電極の消耗を考慮すると電流値を抑えざるを得ず、そうなると所定の塩素濃度値（例えば、０．２ｐｐｍ）を有した飲料水を確保できない問題がある。即ち、塩素濃度は、主として電気分解する水質（特に、導電率と塩素イオン濃度）と通電時間と通電電流のパラメータに依存するものであるが、上記したとおり電極を大にできず、また、飲料水の流速を小にして前述した接触時間（通電時間）を大にすることができない制約のもとでは、たとえ地域によって水質に差があるとしても、どの地域においても所定の塩素濃度を有した飲料水を確保することができない。また、この飲料供給装置によると、飲料水の供給間隔が大になったとき電解槽の下流の配管の飲料水を電解槽へ還流する構成にしているため、配管系統が複雑になる。
従って、本発明の目的は、電極長を大にせず、飲料水の供給時間の冗長化を防ぎ、電極の消耗を防ぎながら種々の水質の飲料水に対しても殺菌に必要な塩素濃度を確実に得ることができる塩素イオンを含む水の電気分解装置および飲料供給装置を提供することにある。
【０００６】
本発明の他の目的は、配管系統の複雑化を抑えながら飲料水の供給間隔が大になっても次の供給動作時に細菌に汚染されていない飲料水を供給可能な塩素イオンを含む水の電気分解方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記した目的を達成するため、
ａ）塩素イオンを含む未処理水を受ける流入管および電気分解された水を排出する流出管を有した容器であってその断面積が前記流入管および流出管の断面積より大であり、前記容器の中での流速を前記流入管および流出管の流速より小にする大気遮蔽された容器と、ｂ）電源と、
ｃ）前記容器の内部に設けられて前記電源から電力を受けるために電気的に前記電源に接続される一対の電極と、
ｄ）前記容器に流体的に接続されて通過する水の流れを制御するための弁と、
ｅ）前記電源と前記弁に電気的に接続された制御部であって、前記弁を開いて前記流入管へ前記未処理水を流入させ、前記流出管から販売先の方向に電気分解された水を流出させるとき、前記容器の内部で流速の小なる水の電気分解を行う前記一対の電極に前記電源から電力を供給する制御部と、
ｆ）前記容器からガスを抜くためのガス抜き弁と、前記ガス抜き弁の開閉を制御するガス抜き制御部を含むことを特徴とする塩素イオンを含む水の電気分解装置を提供する。
【０００８】
また、本発明は上記した目的を達成するため、フレーバの供給部と、前記塩素発生装置から供給される塩素含有水と前記フレーバの供給部から供給されるフレーバとを受けて混合する混合器と、混合によって得られる飲料を販売するノズルを有し、塩素イオンを含む水の電気分解装置を含む飲料供給装置を提供する。
【０００９】
また、本発明は上記した目的を達成するため、
ａ）塩素を含有した未処理水の水流を大気遮断された容器の流入管に供給し、
ｂ）前記容器内で前記未処理水を電気分解して塩素含有水を発生させ、
ｃ）前記塩素含有水を前記容器の流出管から排出し、前記未処理水の供給および前記塩素含有水の排出を第１および第２の流速で行い、前記第１および第２の流速より低い電気分解にとって無視できる第３の流速で前記容器内で前記未処理水の電気分解を行い、前記容器の前記流出管に接続され、かつ、温度管理されたタンクに入れられた水に浸漬されている温度修正チューブで前記塩素含有水の温度修正を行い、前記タンク内の水面より下に一端が配置される配管を介して前記容器から前記未処理水の電気分解時に発生するガスを前記タンクに入れられた水中に導く塩素イオンを含む水の電気分解方法を提供する。
【００１０】
以下、本発明の塩素イオンを含む水の電気分解装置、飲料供給装置、および塩素イオンを含む水の電気分解方法を図面を参照して詳細に説明する。
【００１１】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る飲料供給装置としてのコーラやジュース等の飲料を販売する飲料ディスペンサを示し、水道管１Ａに設けられる水道蛇口１Ｂに接続される取水管１と、取水管１に設けられる取水弁１Ｃと、取水管１に接続され、水道水をろ過してろ過水（以下、供給水という）とする水フィルタ２と、水フィルタ２に供給管路３を介して接続される給水電磁弁６と、給水電磁弁６と供給管路５を介して接続され、供給水を電気分解するための正負の電極を有する塩素発生器４と、塩素発生器４と供給管路７を介して接続され、電気分解後の飲料水（以下、販売水という）を下流側に圧送する供給ポンプ８と、供給ポンプ８と供給管路９を介して接続され、販売水を冷却する冷却コイル１０と、冷却コイル１０を通過する販売水を冷却する冷却水１０Ａを貯水する冷却水槽１０Ｂと、冷却コイル１０と供給管路１１を介して接続され、販売水の流量を制御するフローレギュレータ１２と、フローレギュレータ１２と供給管路１３を介して接続される電磁弁１４と、電磁弁１４と供給管路１５を介して接続され、カップ１６に販売水を注ぐバルブ１７と、冷却水槽１０Ｂでオーバーフローした冷却水１０Ａをオーバーフロー水用配管３８Ａを介して排出されるドリップトレイ３８を有する。バルブ１７には販売水に加えて、図示しないシロップ供給管路からのシロップやカーボネータからの炭酸水が導入されており、バルブ１７内でこれらが混合されて炭酸飲料としてカップ１６に供給される。したがって、販売水はシロップや炭酸水を希釈するための希釈水として用いられる。
【００１２】
水フィルタ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内蔵し、取水管１にろ過水が逆流しないようにする逆止弁２Ａを設けている。
【００１３】
供給管路３，５，７，９，１１，１３，および１５はポリエチレンチューブで形成されており、冷却コイル１０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３，５，７，９，１１，１３，および１５の内径は４ｍｍ、断面積は１２．５６ｍｍ²、冷却コイル１０の内径は５．５ｍｍ、断面積は２３.７５ｍｍ²である。
【００１４】
塩素発生器４は、供給される供給水を一時貯留する構造である。供給水の電気分解によって発生した水素ガスおよび酸素ガス等の電気分解ガスを外部に排気するガス抜き管４Ａと、ガス抜き管４Ａに設けられる電磁式のガス抜き弁４Ｂを有し、水蒸気を含んだ電気分解ガスはガス抜き弁４Ｂの開放に基づいてガス抜き管４Ａを介して冷却水槽１０Ｂの冷却水１０Ａ中に排気される。また、塩素発生器４から電気分解ガスとともに出される気液混合体の排出先として、冷却水槽１０Ｂの他に、例えば、廃液バケツの廃液中やドリップトレイ３８に排出するようにしても良い。
【００１５】
図２は、飲料ディスペンサの各部における飲料水の容量を示し、塩素発生器４からバルブ１７において、カップ１杯分を１５０ｍｌとして、約４杯分の販売水を確保するように形成されており、特に、塩素発生器４から冷却コイル１０にかけての供給管路はカップ１．３杯分の販売水を確保するように形成されている。
【００１６】
図３（ａ）は、塩素発生器４を示し、電気分解用の電極４０Ａ、４０Ｂを内部に有する円筒状の電気分解槽４０と、電気分解槽４０の端部を密封して大気遮断構造とする蓋部材４１Ａ、４１Ｂと、蓋部材４１Ａ、４１Ｂを貫通して設けられるボルト４３と、ボルト４３にねじ係合して電気分解槽４０の両端に蓋部材４１Ａ、４１Ｂを固定するナット４２を有する。電気分解槽４０は外径φ１が４３ｍｍ、内径φ２が４０ｍｍ、内径４０ｍｍに基づく断面積が１２５６ｍｍ²、高さｈが１３０ｍｍ、電極４０Ａ、４０Ｂの長さｌが１２０ｍｍであり、容量は１５２ｍｌである。また、この塩素発生器４は電気分解槽４０と蓋部材４１Ａもしくは４１Ｂが一体的に形成されていても良い。蓋部材４１Ａは、供給管路５の接続部４１ａおよびガス抜き管４Ａの接続部４１ｂを有する。蓋部材４１Ｂは、供給管路７の接続部４１ｃを有する。
【００１７】
図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ−Ａ部における断面を示し、電気分解槽４０の内部にはチタンに白金系のコーティング合金によって形成された一対の電極４０Ａ、４０Ｂを有し、電極４０Ａを正極、電極４０Ｂを負極として電源装置としての定電流装置（図示せず）に接続している。また、この電極４０Ａ、４０Ｂは幅ｗが３６ｍｍ、電極間隔ｇが３ｍｍで形成されて、その表と裏の電極面の両面で電気分解槽４０の貯留水と接触するよう、即ち、貯留水中に浸漬された状態となるように電気分解槽４０内に設けている。この場合、電極４０Ａ、４０Ｂの水中に没している部分の長さは１２０ｍｍ程度である。電極４０Ａ、４０Ｂは所定の通電時間間隔によって正極および負極を変えて使用するのが好ましく、これにより消耗が防止される。
【００１８】
本発明による飲料ディスペンサは、販売水の販売動作開始に伴い電気分解槽４０に導入されて流速を低下させられる供給水に対し、また、販売水の販売動作終了に伴い電気分解槽４０に貯留される供給水に対し電気分解を行うために、販売水の販売時間（水の通過時間）の制約を受けることなく、有効な塩素濃度を得るのに必要な通電時間を確保できるようにしたことを特徴にしている。これにより、電極４０Ａ、４０Ｂへの通電時間を全国それぞれの水質に応じて任意に設定可能となる。これに対して、販売水の販売動作開始に伴い供給管路と等しい流速で電解槽を通過する供給水を電気分解するタイプのものは供給水と電極との接触時間（供給水への通電時間）が短すぎるために、実用化されている飲料ディスペンサの販売時間（ユーザの待ち時間）長では水質に関係なく有効な塩素濃度を確保できない不具合がある。
【００１９】
かかる通電時間は、飲料ディスペンサをロケーションに設置したときに、そこで使用されている水質に応じて決められる。そのロケーションの水質は、飲料ディスペンサを設置した段階で任意の通電時間（測定通電時間Ｔｍ）で電気分解動作を行わせ、その通電時間で得られた塩素濃度を測定することにより得られた測定塩素濃度Ｃｍで把握できるが、実稼動で設定すべき最適な通電時間（Ｔｓ）は、この測定塩素濃度Ｃｍと実稼動で設定すべき塩素濃度（設定塩素濃度Ｃｓ）との比例関係による以下の数式から導き出される。
【数１】

具体的には、８００ｍＡの定電流を電極４０Ａ、４０Ｂに通電するとして、飲料ディスペンサを設置した段階で５秒間（測定通電時間Ｔｍ）の電気分解動作を行わせて、その時間で得られた塩素濃度（測定塩素濃度Ｃｍ）が０．５ｐｐｍであったとすれば、実際の電気分解動作で０．７ｐｐｍの塩素濃度を得たいとき通電時間として７秒が必要であることが導き出され、また０．５ｐｐｍの塩素濃度を得たいとき通電時間として５秒が必要であることが導き出される。この電流値８００ｍＡは塩素発生器の設計上で決まる電極のサイズに応じて任意に選定されたもので、設計の段階で電極の消耗を考慮した適当な他の電流値でもよい。図３の実施例に示す電極４０Ａ、４０Ｂのサイズで８００ｍＡの電流を通電すると電流密度の値は約１．８５Ａ／ｄｍ²となるが、電流密度が２．００Ａ／ｄｍ²越えると電極に負担がかかるために、このことを考慮して電流値を選ぶのが好ましい。
【００２０】
図４は、本発明の第１の実施の形態における飲料ディスペンサの制御ブロックを示し、電極４０Ａ，４０Ｂに直流電圧を印加する電源回路１８と、電源回路１８のＯＮ／ＯＦＦ時間を設定するとともに給水終了時からの時間を計測するタイマー１９と、販売スイッチ部２０Ａが操作されて給水指令が入力すると給水信号を発生する給水信号発生部２０と、地震等の天災時、あるいは断水時等の異常時に通電停止信号を発生する異常検出部２１と、通電時間を計時して累積時間を記憶する通電時間レジスタ２２と、電源回路１８，給水電磁弁６、供給ポンプ８、ガス抜き弁４Ｂ、電磁弁１４、および取水弁１Ｃを制御する制御部２３を有する。
【００２１】
図５は、塩素発生器４の通電動作を示すタイミングチャートであり、このタイミングチャートに基づいて飲料供給装置の動作を説明する。
【００２２】
時刻ｔ₁において、給水指令Ｐ₁に基づく給水信号が給水信号発生部２０から制御部２３に入力すると、取水弁１Ｃ、給水電磁弁６、および電磁弁１４がＯＮになるとともに供給ポンプ８が駆動され、水道蛇口１Ｂに接続された取水管１から水フィルタ２に水道水が供給されてろ過される。水道水の供給時間は５秒であり、供給量は１５０ｍｌである。ろ過された供給水は水道水圧に基づいて供給管路３、５を介して塩素発生器４に供給される。供給管路５の供給水の流速は３．７８ｍ／ｓｅｃである。また、電源回路１８は制御部２３から駆動信号Ｓ₁を入力すると電極４０Ａ、４０Ｂに７秒間通電する。電気分解槽４０は前述したように、１２５６ｍｍ²の断面積を有するので、供給管路５の断面積１２.５６ｍｍ²との比により電気分解層４０における供給水の流速は、
３.７８×（１２.５６／１２５６）＝０．０３７８ｍ／ｓｅｃ
となる。
【００２３】
例えば、電流密度１.８５Ａ／ｄｍ²の条件下で、８００ｍＡを電極４０Ａ、４０Ｂに供給した場合、関東地区の塩素イオン濃度２５ｐｐｍ、導電率２５０μｓ／ｃｍの水道水に対し７秒間通電することで、また大阪地区の塩素イオン濃度４５ｐｐｍ、導電率３００μｓ／ｃｍの水道水に対し４秒間通電することで、それぞれ０．７ｐｐｍの活性塩素を含有した販売水が生成される。ここでは関東、大阪地区を例にして説明しているが、全国の水質は塩素イオン濃度で５〜５０ｐｐｍ、導電率で５０〜５００μｓ／ｃｍの範囲に全国の水質の９０％が該当すると言われ、これらの範囲についても適応可能である。このように電気分解槽４０において３.７８ｍ／ｓｅｃの流速の供給水を０．０３７８ｍ／ｓｅｃに減速して５秒間の電気分解を行い、続いて電気分解槽４０に貯留された供給水に２秒間の電気分解を行うので、電極を大にしなくとも、また、塩素含有水の供給時間長を５秒に維持してユーザの待ち時間の冗長化を抑えながら全国の水質に応じた電気分解を行って一定の塩素濃度を得ることができる。
【００２４】
電極４０Ａ、４０Ｂへの通電により、塩素発生器４では水道水に浸漬された正極側の電極４０Ａで塩素イオンＣｌ^-が電子を放出して活性塩素Ｃｌ²が発生し、水道水に溶解することによって有効塩素濃度０．７ｐｐｍの活性塩素を含有した販売水が生成される。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その殆どが販売水に溶解して、販売水は殺菌性を有することになる。この電気分解において、電気分解槽４０として供給水の流速が減じない構成のものを採用したときは、同じ濃度の塩素含有水を供給するためには、供給管路５，７等の供給水の流速を電気分解に適した流速、例えば、０.０３７８ｍ／ｓｅｃに設定しなければならない。そうなると、塩素含有水の供給時間（ユーザの待ち時間）長は、
５×（３.７８／０.０３７８）＝５００ｓｅｃ（８．３分）
となり、ユーザにとって耐えることのできない冗長な待ち時間となる。この結果、電気分解槽４０で供給水の流速を減じない飲料ディスペンサは実用化できない。
【００２５】
一方、電気分解を行うと活性塩素以外に正極の電極４０Ａには酸素ガスが発生し、負極側の電極４０Ｂには水素ガスが発生するが、これらの電気分解ガスは大分が飲料水に溶解しないで微量の水蒸気を含みながら塩素発生器４内に貯まることになる。そして、何回かの電気分解によりこの残留ガス量が増大し、ガス圧が高くなって電気分解槽４０内の液面を押し下げると、電極４０Ａ、４０Ｂと貯留水との接触面積が小となることから電流密度が大きくなり２．００Ａ／ｄｍ²を越えて、電極への負担が増大する不具合がある。
【００２６】
そこで、この実施の形態による飲料ディスペンサは、電極４０Ａ、４０Ｂの通電時間の累計を通電時間レジスタ２２に記憶しておき、累計時間が所定値に達すると制御部２３はガス抜き弁４Ｂを開放するよう制御する。そして、ガス抜き弁４Ｂが開くと、残留ガスはガス抜き管４Ａを介して冷却水槽１０Ｂに貯水された冷却水１０Ａ中に放出される。例えば、累計時間が１５０秒になると、制御部２３はガス抜き信号Ｐｎを出力する。制御部２３は、ガス抜き信号の入力に基づいてガス抜き弁４Ｂを開くことで、この間の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ガス抜き管４Ａを介して冷却水槽１０Ｂの冷却水１０Ａ中に排出する。そして、制御部２３はガス抜き後、ガス抜き弁４Ｂを閉止するよう制御すると共に、通電時間レジスタ２２における累計時間の記憶をクリアする。ガス抜き弁４Ｂは通電累積時間に関係なく、１日１回５秒間開放するようにしても良い。このガス抜きの際、一次的に液回路内に空中浮遊菌が販売水に混入する恐れがあるが、たとえ空中浮遊菌が混入した場合でも密閉容器内の活性塩素が混入した空中浮遊菌に対して作用し殺菌もしくは制菌が行われる。
【００２７】
このように殺菌に充分な量の活性塩素を含有した販売水は、供給管路７、供給ポンプ８、および供給管路９を介して冷却コイル１０に供給され、冷却コイル１０を通過する際に冷却される。冷却コイル１０で冷却された販売水は、供給管路１１、フローレギュレータ１２、供給管路１３、電磁弁１４、および供給管路１５を介してバルブ１７からカップ１６に注がれる。
【００２８】
タイマー１９は、販売水の給水終了時ｔ₁'より時間の計時を開始し、計時中の時刻ｔ₂において新たに給水指令Ｐ₂があると、計時動作を中止して計時データをリセットする。この給水指令に基づいて制御部２３は電源回路１８に駆動信号Ｓ₂を出力し、このことによって電極４０Ａ、４０Ｂが７秒間通電されて供給水の電気分解が行われる。一方、タイマー１９は給水終了時ｔ₂'から所定の時間、例えば、４時間給水指令がない場合、時刻ｔｎにおいて制御部２３にタイムアップ信号を出力する。制御部２３は、タイマー１９からタイムアップ信号を入力すると電源回路１８に駆動信号Ｓｎを出力し、このことによって電極４０Ａ、４０Ｂが７秒間通電されて電気分解槽４０に貯留されている供給水の電気分解が行われる。
【００２９】
図６（ａ）は、図１に示す飲料ディスペンサにおける各部の残留塩素濃度の変化を示し、１回の給水量１５０ｍｌ、給水時の電極通電時間７秒、電流値８００ｍＡ、給水間隔を４杯／分、販売流量３０ｍｌ／秒、電極の電流密度を２Ａ／ｄｍ２以下として販売水を２０杯販売し、２０杯目に採取された販売水の残留塩素濃度を初期値として、先の販売動作から塩素発生器４の電極４０Ａ、４０Ｂに通電しないで放置した後、電極への通電なしで１００ｍｌの販売水を６杯採取し、Ｈ₀時間後（採取直後）、Ｈ₁時間後、Ｈ₂時間後、Ｈ₃時間後、およびＨ₄時間後の残留塩素濃度を測定した。Ｈ₄時間は連休明けを想定した場合（例えば、６７時間）である。残留塩素濃度の測定はＤＰＤ法による比色法で行った。初期値である２０杯販売後の販売水では採取直後で約０．４ｐｐｍの残留塩素濃度が測定されており、連休明けのＨ₄時間後でも経時変化は小であった。
【００３０】
先の販売動作後に採取された６杯の飲料水は、１杯目がバルブ１７から冷却コイル１０の出口部分にかけて滞留していた販売水であり、２杯目および３杯目が冷却コイル１０内に滞留していた販売水であり、４杯目が冷却コイル１０内の入口部分から供給ポンプ８にかけて滞留していた販売水であり、５杯目が供給ポンプ８から塩素発生器４（容器内滞留分を含む）にかけて滞留していた販売水であり、６杯目が塩素発生器４内に滞留していた販売水と考えることができる。従って、この飲料ディスペンサによると、塩素発生器の後段から供給バルブにかけての接続管路に電気分解後の販売水が保持されているために販売水の供給間隔が空いても次回の販売時には細菌に汚染されていない販売水を供給することができる。
【００３１】
２杯目および３杯目の販売水（冷却コイル１０内滞留分）は、冷却によって残留塩素濃度の経時変化が小であり、６７時間後にもバルブ１７の出口で所定値（０．２ｐｐｍ）もしくはそれに近い活性塩素を有している。よって、冷却コイル内の滞留水は６７時間後であっても塩素濃度が確保される。
【００３２】
図６（ｂ）は、時刻ｔｎの塩素発生器４の駆動による塩素発生に基づく各部分の塩素濃度を示す。このデータによると、販売水が滞留しているときに塩素発生器４を駆動しても、ある一定量(例えば、１５２ｍｌ)貯留している塩素発生器４と塩素発生器４を出て冷却コイル１０との間に１.３杯分の販売水が滞留しているため、冷却コイル１０の販売水の塩素濃度はほとんど影響を受けない。
【００３３】
上記した飲料ディスペンサによると、給水指令に基づいてカップに販売水が供給される度に販売された飲料水の水量（約１５０ｍｌ）に応じた水量の供給水が水道水圧に基づいて塩素発生器４に減速されながら供給される。これによって、塩素発生器４内ではカップ１杯分の定量の供給水が電気分解される。この供給水の電気分解時に発生する酸素ガスおよび水素ガス等の電気分解ガスは、電磁式のガス抜き弁４Ｂの開放に基づいてガス抜き管４Ａを介して冷却水槽１０Ｂの冷却水１０Ａ中に排出されることから、塩素発生器４の内圧上昇を防ぐとともに、酸素ガスおよび水素ガス等の電気分解ガスとともに塩素発生器４から排出される気液混合体を的確に処理することができる。その結果、塩素発生器４に設けられる電極４０Ａ、４０Ｂへの通電時間を記憶する通電時間レジスタ２２を設けることにより塩素発生器４内の水位はガス抜きのタイミングを図るための水位センサ等がなくても一定に維持される。これによって電気分解効率が向上し、また、塩素濃度を容易に所定量に制御することができる。
【００３４】
本実施の形態では、販売水の販売開始と同時に塩素発生器４の電極４０Ａ、４０Ｂへ通電しているが、例えば、給水指令があった際に電極４０Ａ、４０Ｂへの通電を先行し、その１秒後に供給ポンプ８を駆動して販売水を販売しても良い。
【００３５】
飲料ディスペンサによっては、例えばＳ（１５０ｍｌ），Ｍ（２００ｍｌ），Ｌ（３００ｍｌ）等の各カップサイズの選択ボタン有して、何れかの選択ボタンが操作されることで、販売する飲料の量を選ぶことができるものがある。このような飲料ディスペンサでは、かかる選択ボタンを販売スイッチ部２０Ａに設けて、制御部２３は販売スイッチ部２０ＡからＳまたはＭあるいはＬを示す給水指令Ｐ１が入力したとき、選択されたカップサイズに応じた飲料の販売量を制御すると同時に、その販売量に応じて通電時間を変化させている。例えば、上述した通電時間７秒がＳサイズの販売時の通電時間とした場合、ＭまたはＬサイズの販売量が選択された場合には、制御部２３はＳサイズの通電時間に基づいてＭまたはＬサイズの販売時の通電時間を演算して通電を制御する。
【００３６】
また、飲料ディスペンサによっては、販売飲料の連続販売を実行させる連続販売ボタンを備えたものがあり、このボタンが継続して操作されるとその間は連続販売を行うものである。この場合、制御部２３は連続販売ボタンの操作期間中は、電極への８００ｍＡの電流の連続通電、または断続的な通電を制御する。連続販売では定まった通電時間が無く、Ｓサイズの販売時に通電時間が７秒であることを基にして、連続販売ボタンの操作期間中に応じて、電極に連続的または断続的に電流を供給することで所定の塩素濃度を確保するための通電時間を確保する。
【００３７】
塩素発生器４に使用する材質、また、供給管路に滞留する販売水の塩素濃度の低下を防ぐため、ポリエチレンチューブ等に代えて活性塩素と反応しにくい水酸基や水素基が少ない樹脂材料、また両方かあるいはいずれか一方を含まない樹脂材料を素材とするもの、例えば、フッ素樹脂チューブを用いることができる。これにより、販売水中の活性塩素の自己分解作用が抑制されて塩素濃度の低下を防止し、味、臭いを向上させることができる。また、雑菌等の付着を防止して供給管路を長期にわたって衛生的に維持することができる。
【００３８】
冷却コイルで冷却することによって活性塩素の消失時間が遅延されることを上述したが、更に説明すれば供給水の温度をセンサ等によって検出して通電時間を変更することが好ましい。
【００３９】
図７（ａ）は、電気分解後の販売水の水温を２５℃および１℃に保持した状態での活性塩素量の経時変化を示し、水温２５℃では時間の経過に伴って販売水に含まれる活性塩素の量が著しく低下しているが、水温１℃では時間の経過に伴う活性塩素の減少量が低減しており、活性塩素の不活性化が抑制されている。
【００４０】
図７（ｂ）は、塩素発生器４内の供給水の活性塩素発生効率と水温の関係を示し、水温が小であるほど活性塩素発生効率が大になる。このことから水温が小であれば通電時間を小にすることが可能になる。
【００４１】
図８は、本発明の第２の実施の形態に係る飲料供給装置としての飲料ディスペンサを示し、冷却水４５Ａを貯水する冷却水槽４５と、冷却水４５Ａに浸漬された塩素発生器４と、塩素発生器４に供給された供給水としての水道水の水温を検出する水道水温検出センサ４６と、冷却水４５Ａの水温を検出する冷却水温検出センサ４５Ｂを有する。冷却水４５Ａは、図示しない冷却器によって所定の温度に冷却されている。その他の構成については、図１に示す第１の実施の形態の飲料ディスペンサと同一である。
【００４２】
図９（ａ）は、第２の実施の形態に係る塩素発生器４を示し、電気分解槽４０の内部に水道水温検出センサ４６を有し、水道水の水温に応じた検出信号を水道水温検出部に出力する。また、冷却水温検出センサ４５Ｂ（図示せず）は、冷却水の水温に応じた検出信号を冷却水温検出部に出力する。その他の構成については図３（ａ）に示す構成と同一である。
【００４３】
図９（ｂ）は、図９（ａ）のＡ−Ａ部における断面を示し、電気分解槽４０の内部にはチタンに白金系のコーティング合金によって形成された一対の電極４０Ａ、４０Ｂを有する。電極４０Ａ、４０Ｂは幅ｗが３６ｍｍ、電極間隔ｇが３ｍｍで形成されて、その表と裏の電極面の両面で電気分解槽４０の貯留水と接触するよう、即ち、貯留水中に浸漬された状態となるように電気分解槽４０内に設けられている。同図においては電極４０Ａを正極、電極４０Ｂを負極として電源装置としての定電流装置（図示せず）に接続される。電極４０Ａ、４０Ｂは所定の通電時間間隔によって正極および負極を変えて使用される。また、水道水温検出センサ４６は電極４０Ａ、４０Ｂと干渉しない位置に配置される。
【００４４】
図１０は、本発明の第２の実施の形態における飲料ディスペンサの制御ブロックを示し、水道水温検出センサ４６から出力される検出信号に基づいて水道水の水温を検出する水道水温検出部２４と、冷却水温検出センサ４５Ｂから出力される検出信号に基づいて冷却水の水温を検出する冷却水温検出部２５を有する。その他の電源回路１８、タイマー１９、給水信号発生部２０、異常検出部２１、通電時間レジスタ２２、および制御部２３の構成および機能については第１の実施の形態と同一である。
【００４５】
制御部２３は、水道水温検出部２４から入力する水道水の温度と、冷却水温検出部２５から入力する冷却水の温度差に基づき通電を制御する。具体的には、先に述べたＳサイズ（１５０ｍｌ）に基づいて説明すると、温度差が大になると通電時間が７秒より大になり、温度差が小になると通電時間が７秒より小になるという制御を行う。このことによって一定の塩素濃度を確保することができる。
【００４６】
上記した飲料ディスペンサによると、塩素発生器４を冷却した場合、供給水としての水道水の電気分解に基づく活性塩素の発生効率が向上し、冷却コイル等により販売飲料を冷却した場合、活性塩素を含む販売水を低温に保持することによって活性塩素の不活性化が抑制される。温度変化に対する塩素発生器４への通電を水道水と冷却水の温度差に基づいて制御することで塩素濃度の変動が抑制される。その結果、活性塩素による販売水の殺菌力が長時間にわたって維持される。
【００４７】
また、販売水と混合されるシロップ類をＢＩＢ（Bag In Box）によって供給する構成では、ＢＩＢの収容部に塩素発生器４を設け、ＢＩＢとともに塩素発生器４を冷却する構成としても良い。
【００４８】
図１１は、本発明の第３の実施の形態に係る飲料供給装置としての飲料ディスペンサを示し、図示しない都市水道から供給される供給水としての水道水を加圧供給するための加圧ポンプ２６と、冷却水２７を収容した水槽２８と、水槽２８内の冷却水２７を冷却する冷却ユニット２９を有する。
【００４９】
冷却ユニット２９は、冷媒を圧縮する圧縮器２９Ｂと、圧縮器２９Ｂによって圧縮された冷媒を凝縮する凝縮器２９Ｃと、凝縮器２９Ｃに冷却風を供給する後述する凝縮器ファンモ−タと、凝縮器２９Ｃによって凝縮された冷媒を蒸発させ、この蒸発に際に周囲を冷却する銅パイプ製の蒸発管２９Ａを有する。
【００５０】
水槽２８は、販売水と炭酸ガスを混合して炭酸水を生成するカーボネータ（図示せず）と、撹拌プロペラ３０Ａにより冷却水２７を撹拌する撹拌モータ３０と、撹拌モータ３０に取り付けられた循環ポンプ３１と、炭酸水を通過させる炭酸水コイル、および販売水を通過させる販売水コイルからなるコイルユニット３２と、冷却ユニット２９を構成する蒸発管２９Ａと、蒸発管２９Ａの周囲に形成される氷を一対の導線間の抵抗値変化に基づいて氷検出信号を出力するＩＢＣ（Ice Bank Control）センサ３３と、水槽２８内の冷却水２７の温度を検出する水槽温度センサ３４が設けられている。循環ポンプ３１と冷却器３５の冷水管路３５Ａの入口とを冷水管３６Ａで接続し、冷却器３５の冷水管路３５Ａの出口に水槽２８に戻る冷水管３６Ｂを接続している。循環ポンプ３１によって水槽２８内の冷却水２７を冷水管３６Ａを介して保冷庫３７側へ圧送し、冷却器３５の冷水管路３５Ａ内を循環させることで保冷庫３７内のＢＩＢ３７Ａを保冷している。この保冷庫３７内に塩素発生器４が収容されており、取水管１からバルブ１７に接続される供給管路１５にかけての供給管路の略全域が収容されている。
【００５１】
上記した飲料ディスペンサでは、取水管１からバルブ１７に接続される供給管路１５にかけての供給管路の略全域を保冷庫３７内で冷却することによって、塩素発生器４での供給水の電気分解効率が向上するとともに、保冷庫５内の供給管路全域で販売水中に含まれる活性塩素の不活性化を抑制する。このことによって、塩素発生器４の下流に供給された販売水がバルブ１７に至る供給管路に長時間停滞した場合でも供給管路内の塩素濃度を０．２ｐｐｍ以上に維持することができ、販売水を殺菌するとともに供給管路の内壁の細菌による汚染、あるいは、細菌が付着して繁殖することを防止し、かつ、長時間にわたって給水指令がない場合の塩素発生器４の駆動インターバルを大にして活性塩素を効率良く発生させることができる。
【００５２】
また、上記した保冷庫に代えて、水槽２８に貯留される冷却水２７中に供給管路の略全域を浸漬し、冷却水２７を冷却器３５で冷却する構成としても良い。この場合には、冷却コイル１０を浸漬する冷却水槽１０Ｂを省略することができる。
【００５３】
上記した第１、第２、および第３の実施の形態では、飲料供給装置として飲料ディスペンサを対象として説明したが、飲料ディスペンサの他に、販売水を送水する水回路を有する冷水器、あるいは自動販売機に設けることもできる。また水源として水道水に限定されず。例えば、カセットタンクに入れた塩素イオン分を含む飲料水であっても良い。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明の塩素イオンを含む水の電気分解装置によると、
ａ）塩素イオンを含む未処理水を受ける流入管および電気分解された水を排出する流出管を有した容器であってその断面積が前記流入管および流出管の断面積より大であり、前記容器の中での流速を前記流入管および流出管の流速より小にする大気遮蔽された容器と、ｂ）電源と、
ｃ）前記容器の内部に設けられて前記電源から電力を受けるために電気的に前記電源に接続される一対の電極と、
ｄ）前記容器に流体的に接続されて通過する水の流れを制御するための弁と、
ｅ）前記電源と前記弁に電気的に接続された制御部であって、前記弁を開いて前記流入管へ前記未処理水を流入させ、前記流出管から販売先の方向に電気分解された水を流出させるとき、前記容器の内部で流速の小なる水の電気分解を行う前記一対の電極に前記電源から電力を供給する制御部と、
ｆ）前記容器からガスを抜くためのガス抜き弁と、前記ガス抜き弁の開閉を制御するガス抜き制御部を含むようにしたため、電極の大型化と消耗を抑えながら適切な待ち時間（例えば、５秒）で塩素含有水を供給することができる。
また、本発明の飲料供給装置によると、フレーバの供給部と、前記塩素発生装置から供給される塩素含有水と前記フレーバの供給部から供給されるフレーバとを受けて混合する混合器と、混合によって得られる飲料を販売するノズルを有し、塩素イオンを含む水の電気分解装置を含むようにしたため、電気分解を行う容器において水の流速が低下するので、上記した塩素イオンを含む水の電気分解装置と同じ効果を得ることができる。
また、本発明の塩素イオンを含む水の電気分解方法によると、
ａ）塩素を含有した未処理水の水流を大気遮断された容器の流入管に供給し、
ｂ）前記容器内で前記未処理水を電気分解して塩素含有水を発生させ、
ｃ）前記塩素含有水を前記容器の流出管から排出し、前記未処理水の供給および前記塩素含有水の排出を第１および第２の流速で行い、前記第１および第２の流速より低い電気分解にとって無視できる第３の流速で前記容器内で前記未処理水の電気分解を行い、前記容器の前記流出管に接続され、かつ、温度管理されたタンクに入れられた水に浸漬されている温度修正チューブで前記塩素含有水の温度修正を行い、前記タンク内の水面より下に一端が配置される配管を介して前記容器から前記未処理水の電気分解時に発生するガスを前記タンクに入れられた水中に導くようにしたため、空中浮遊菌が侵入せず、また容器で貯留した水に対して電気分解を行うために水質の状態に係わらず飲料水の塩素濃度を一定濃度にした塩素含有水を容易に確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における飲料供給装置としての飲料ディスペンサを示す説明図
【図２】図１に示す飲料ディスペンサの各部の飲料水の容量を示す説明図
【図３】（ａ）は、本発明の第１の実施の形態における塩素発生器の側面図
（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ部における断面図
【図４】本発明の第１の実施の形態における飲料ディスペンサの制御ブロック図
【図５】本発明の第１の実施の形態における飲料ディスペンサの塩素発生器の通電動作を示すタイミングチャート
【図６】本発明の第１の実施の形態における各部の残留塩素濃度の変化を示す説明図
【図７】（ａ）は、販売水に含まれる活性塩素量の経時変化を示す説明図
（ｂ）は、販売水の活性塩素発生効率と水温の関係を示す説明図
【図８】本発明の第２の実施の形態における飲料供給装置としての飲料ディスペンサを示す説明図
【図９】（ａ）は、本発明の第２の実施の形態における塩素発生器の側面図
（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ部における断面図
【図１０】本発明の第２の実施の形態における飲料ディスペンサの制御ブロック図
【図１１】本発明の第３の実施の形態における飲料供給装置としての飲料ディスペンサを示す説明図
【符号の説明】
１ 取水管
１Ａ 水道管
１Ｂ 水道蛇口
１Ｃ 取水弁
２ 水フィルタ
２Ａ 逆止弁
３ 供給管路
４ 塩素発生器
４Ａ ガス抜き管
４Ｂ ガス抜き弁
５ 供給管路
６ 給水電磁弁
７ 供給管路
８ 供給ポンプ
９ 供給管路
１０ 冷却コイル
１０Ａ 冷却水
１０Ｂ 冷却水槽
１１ 供給管路
１２ フローレギュレータ
１３ 供給管路
１４ 電磁弁
１５ 供給管路
１６ カップ
１７ バルブ
１８ 電源回路
１９ タイマー
２０ 給水信号発生部
２０Ａ 販売スイッチ部
２１ 異常検出部
２２ 通電時間レジスタ
２３ 制御部
２４ 水道水温検出部
２５ 冷却水温検出部
２６ 加圧ポンプ
２７ 冷却水
２８ 水槽
２９ 冷却ユニット
２９Ａ 蒸発管
２９Ｂ 圧縮器
２９Ｃ 凝縮器
３０ 撹拌モータ
３０Ａ 撹拌プロペラ
３１ 循環ポンプ
３２ コイルユニット
３３ ＩＢＣセンサ
３４ 水槽温度センサ
３５ 冷却器
３５Ａ 冷水管路
３６Ａ 冷水管
３６Ｂ 冷水管
３７ 保冷庫
３８ ドリップトレイ
３８Ａ オーバーフロー水用配管
４０ 電気分解槽
４０Ａ 電極
４０Ｂ 電極
４１Ａ 蓋部材
４１Ｂ 蓋部材
４１ａ 接続部
４１ｂ 接続部
４１ｃ 接続部
４２ ナット
４３ ボルト
４４ 逆止弁
４４Ａ 弁体
４４Ｂ スプリング
４５ 冷却水槽
４５Ａ 冷却水
４５Ｂ 冷却水温検出センサ
４６ 水道水温検出センサ

Claims (29)

1. ａ）塩素イオンを含む未処理水を受ける流入管および電気分解された水を排出する流出管を有した容器であってその断面積が前記流入管および流出管の断面積より大であり、前記容器の中での流速を前記流入管および流出管の流速より小にする大気遮蔽された容器と、
   ｂ）電源と、
   ｃ）前記容器の内部に設けられて前記電源から電力を受けるために電気的に前記電源に接続される一対の電極と、
   ｄ）前記容器に流体的に接続されて通過する水の流れを制御するための弁と、
   ｅ）前記電源と前記弁に電気的に接続された制御部であって、前記弁を開いて前記流入管へ前記未処理水を流入させ、前記流出管から販売先の方向に電気分解された水を流出させるとき、前記容器の内部で流速の小なる水の電気分解を行う前記一対の電極に前記電源から電力を供給する制御部と、
   ｆ）前記容器からガスを抜くためのガス抜き弁と、前記ガス抜き弁の開閉を制御するガス抜き制御部を含むことを特徴とする塩素イオンを含む水の電気分解装置。
2. 前記制御部は、前記電源から前記未処理水の水質に応じた電力を前記一対の電極に供給して電気分解を行う構成の請求項１記載の塩素イオンを含む水の電気分解装置。
3. 前記ガス抜き弁は、前記容器内のガス圧をプラスに維持する請求項１記載の塩素イオンを含む水の電気分解装置。
4. 前記ガス抜き弁に流体的に接続されるガス抜き管を有する請求項１記載の塩素イオンを含む水の電気分解装置。
5. 前記ガス抜き制御部に接続されるタイマを有し、
   前記タイマは前記ガス抜き弁が最後に開かれてからの経過時間を記録して予め定められた最大経過時間になったときに前記ガス抜き制御部にタイマ信号を出力する請求項１記載の塩素イオンを含む水の電気分解装置。
6. 電気分解の時間を累積するために前記制御部に接続されるＯＮ時間レジスタを有し、
   累積された電気分解時間が予め定められた値になったとき前記ガス抜き制御部にレジスタ信号を出力する請求項１記載の塩素イオンを含む水の電気分解装置。
7. 前記ガス抜き制御部に出力される前記信号は前記ガス抜き弁を開く信号を含む請求項６記載の塩素イオンを含む水の電気分解装置。
8. 電気分解された水の温度を調節する温度修正チューブを有し、
   前記温度修正チューブは前記容器の流出管に流体的に接続される流入管を有し、
   前記温度修正チューブは温度管理されたタンクに入れられた水に浸漬されており、ガスを受けるための前記ガス抜き弁に流体的に接続されたガス配管を有する請求項１記載の塩素イオンを含む水の電気分解装置。
9. 前記一対の電極は前記容器の水全体に充分に曝される請求項１記載の塩素イオンを含む水の電気分解装置。
10. 前記制御部は、電気分解の持続時間を決定するために電源をＯＮおよびＯＦＦする請求項１記載の塩素イオンを含む水の電気分解装置。
11. 前記電極の上流に流体的に接続されたインライン型水フィルタを有する請求項９記載の塩素イオンを含む水の電気分解装置。
12. 電気分解された水の温度を調節する温度修正チューブを有し、
    前記温度修正チューブは前記容器の流出管に流体的に接続される流入管を有し、
    前記温度修正チューブは温度管理されたタンクに入れられた水に浸漬されている請求項１０記載の塩素イオンを含む水の電気分解装置。
13. 前記未処理水の温度センサと、前記タンクの温度センサを有し、
    ２つの前記温度センサは前記制御部に電気的に接続されており、
    前記制御部は前記２つの温度センサによって検出された温度差に関係する持続時間で前記電極に電力を供給して電気分解を実行するように適合される請求項１２記載の塩素イオンを含む水の電気分解装置。
14. 前記電気分解の持続時間は前記温度差と逆の関係にある請求項１３記載の塩素イオンを含む水の電気分解装置。
15. 前記タンクの水を冷却する冷却装置を有し、
    前記タンクは冷却された水によって満たされて前記温度修正チューブは冷却されている請求項１２記載の塩素イオンを含む水の電気分解装置。
16. 前記容器は十分な量の実質的に静止した水を多く貯える請求項９記載の塩素イオンを含む水の電気分解装置。
17. 前記水フィルタが大気遮断された容器の内部に配置される請求項１１記載の塩素イオンを含む水の電気分解装置。
18. 前記電源に電気的に接続されたタイマを有し、
    前記タイマは販売間隔が一定時間を超えたとき前記電極に通電するように前記制御部にタイマ信号を出力する請求項１０記載の塩素イオンを含む水の電気分解装置。
19. フレーバの供給部と、
    前記塩素発生装置から供給される塩素含有水と前記フレーバの供給部から供給されるフレーバとを受けて混合する混合器と、
    混合によって得られる飲料を販売するノズルを有する請求項１０の電気分解装置を含むことを特徴とする飲料供給装置。
20. 炭酸ガス供給部を有し、炭酸ガスは前記炭酸ガス供給部から供給される請求項１９記載の飲料供給装置。
21. 少なくとも１つの販売量に設定されて飲料を販売するように適合された請求項１９記載の飲料供給装置。
22. 前記容器の容量が設定された販売量に等しい十分な容量である請求項２１記載の飲料供給装置。
23. 前記容器の容量が前記販売量の最大量に等しい十分な容量である請求項２２記載の飲料供給装置。
24. ａ）塩素を含有した未処理水の水流を大気遮断された容器の流入管に供給し、
    ｂ）前記容器内で前記未処理水を電気分解して塩素含有水を発生させ、
    ｃ）前記塩素含有水を前記容器の流出管から排出し、
    前記未処理水の供給および前記塩素含有水の排出を第１および第２の流速で行い、前記第１および第２の流速より低い電気分解にとって無視できる第３の流速で前記容器内で前記未処理水の電気分解を行い、前記容器の前記流出管に接続され、かつ、温度管理されたタンクに入れられた水に浸漬されている温度修正チューブで前記塩素含有水の温度修正を行い、前記タンク内の水面より下に一端が配置される配管を介して前記容器から前記未処理水の電気分解時に発生するガスを前記タンクに入れられた水中に導くことを特徴とする塩素イオンを含む水の電気分解方法。
25. ガス抜き弁を介して前記容器から前記ガスを抜く請求項２４記載の塩素イオンを含む水の電気分解方法。
26. 前記電極の上流に流体的に接続されたインライン型水フィルタで前記未処理水をろ過する請求項２４記載の塩素イオンを含む水の電気分解方法。
27. 前記電極に供給される電力の持続時間を制御する請求項２４記載の塩素イオンを含む水の電気分解方法。
28. 飲料を形成するフレーバおよび炭酸ガスとともに前記温度修正チューブからの処理された水を混合して飲料として販売する請求項２４記載の塩素イオンを含む水の電気分解方法。
29. 前記大気遮断された容器の容量より多くない量の前記飲料が販売される請求項２８記載の塩素イオンを含む水の電気分解方法。

Images