JP5227710B2 - 電解水生成装置、及び、除菌システム - Google Patents
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Description
そこで、本発明は、水を電気分解して電解水を生成する装置において、電気分解のための電源を供給する電気回路部を、水や電解水の進入を防止することが可能で、メンテナンス性に優れ、かつ、配線の取り回しが容易になるように設置することを目的とする。
この構成によれば、電解ユニット及び電解水供給ポンプに電源を供給する電気回路部を収容した電装ボックスを、水槽と、電解ユニットと、電解水供給ポンプと、電気回路部を収容した電装ボックスとをケース内に収容しながら、電装ボックスをケースの底面から浮かせて固定することで、電気回路部への水や電解水の進入を防止し、電気回路部を確実に保護できる。これにより、電解水生成装置を構成する各部を一つのケース内に収めることができるので、優れたメンテナンス性を確保でき、さらに、電気回路部と電解ユニット及び電解水供給ポンプとの間の配線長が短くて済むので、配線を効率よく取り回すことができる。
この場合、電解水生成装置に電解質水溶液を貯留する水溶液タンクと、水溶液供給ポンプとを設けた構成において、これら水溶液タンクと水溶液供給ポンプを電装ボックスと同一ケース内に配置しながら、電気回路部に対する水や電解水あるいは電解質水溶液の進入を防止できるので、優れたメンテナンス性を確保できる。そして、水溶液タンクと水槽とがケースの一方側に並び、電装ボックスの下方において電解水供給ポンプが水槽側に位置しているので、電解水供給ポンプと水槽との間の配管が短くて済み、効率よく配管を取り回すことができ、ポンプの動力ロスを抑えることもできる。
この場合、水槽及び水溶液タンクから離れた側の側面にサービス用パネルを設け、このサービス用パネルを開くことで電装ボックスのカバーが露出し、このカバーを開くと電装ボックス内の電気回路部にアクセス可能となるので、電気回路部へのアクセスが容易になり、優れたメンテナンス性を確保できる。また、サービス用パネルが水槽及び水溶液タンクから離れた側にあるため、電気回路部へのアクセス時において水や電解水或いは電解質水溶液の進入を防止でき、電気回路部を確実に保護できる。
この場合、ケースの上面及び各側面の状態が蓋によって覆われているので、本発明の電解水生成装置を屋外に設置した場合等においても電気回路部への水等の進入を防止できる。そして、ケースの蓋を開放するとサービス用パネルを開いて電装ボックス内の電気回路部へアクセス可能となるので、屋外設置時等においても電気回路部を確実に保護しつつ、優れたメンテナンス性を確保できる。
この構成によれば、電解水により空気を除菌する除菌システムが備える電解水生成装置において、電解ユニット及び電解水供給ポンプに電源を供給する電気回路部を収容した電装ボックスを、水槽と、電解ユニットと、電解水供給ポンプと、電気回路部を収容した電装ボックスと同一のケース内に収容して、電装ボックスをケースの底面から浮かせて固定することで、電気回路部への水や電解水の進入を防止し、電気回路部を確実に保護できる。これにより、電解水生成装置を構成する各部を一つのケース内に収めることができるので、優れたメンテナンス性を確保でき、さらに、電気回路部と電解ユニット及び電解水供給ポンプとの間の配線長が短くて済むので、配線を効率よく取り回すことができる。
この構成によれば、大空間を有する建物の屋上に設けられたチャンバ内に空気除菌部を設けて、除菌した空気を、給気ダクトを介して大空間に供給することによって、大空間の空気を清浄化することが可能となる。そして、この構成で、屋上に設置される電解水生成装置が、電気回路部を収容した電装ボックスを、水槽と、電解ユニットと、電解水供給ポンプと、電気回路部を収容した電装ボックスと同一のケース内に収容することで、優れたメンテナンス性を確保するとともに、効率のよい配線の取り回しを実現することが可能で、さらに、電気回路部への水や電解水の進入を防止し、電気回路部を確実に保護できるので、大空間の空気を清浄化する除菌システムを容易に低コストで実現できる。
本実施の形態では、大空間施設の一例としての映画館100に、ルーフトップ型空気調和機(以下、空気調和機という)110を設置した場合について説明する。図1は、映画館100と空気調和機110の概略図である。
図1に示すように、映画館100には、前方にスクリーン101が配置され、スクリーン101の後方に階段状に客席部102が設けられている。一方、映画館100の天井部103には、空気調和機110から供給された調和空気を館内に吹き出す複数の吹出口104が設けられている。これら吹出口104は、給気ダクト105を介して、空気調和機110の供給口111に連結されている。
また、映画館100の床部106には、床部106付近の館内空気(内気)を吸い込む吸込口107が設けられている。吸込口107は、客席部102から見てスクリーン101の背面側に設けられ、スクリーン101の背後空間を上方に延びる吸気ダクト108を介して、空気調和機110の内気導入口112に連結されている。また、空気調和機110には、空気調和機110内に屋外の空気(外気)を導入する外気導入口113が形成されている。
映画館100内の空気(内気)は、矢印Xで示すように、吸込口107から吸い込まれ、吸気ダクト108及び内気導入口112を通じて、空気調和機110内に導かれる。ここで、空気調和機110内には、外気導入口113を通じて外気が導かれているため、この外気と上記内気とが当該空気調和機110内で混合される。この混合された空気は、空気調和機110が備える利用側熱交換器(後述する)で熱交換された後、供給口111及び給気ダクト105を通じて、吹出口104から調和空気として映画館100内に供給される。
図2及び図3は空気調和機110の構成を示す図であり、図2は空気調和機110の概略構成を示す図、図3は空気調和機110における空気の出入りを示す模式図である。
具体的には、筐体114内は、仕切板115によって区分けされており、一方の室(機械室)116に熱源側ユニット1が配置され、他方の室117に利用側ユニット2が配置されている。これら熱源側ユニット1及び利用側ユニット2は、冷媒配管10で連結されて冷媒回路を形成している。
熱源側ユニット1は、図2に示すように、冷媒配管10に設けられた圧縮機11を備え、圧縮機11の吸込側に、アキュムレータ12が接続され、その吐出側には四方弁13と熱源側熱交換器14と電動膨張弁15とが順に接続されている。また、熱源側ユニット1には、熱源側熱交換器14へ向かって送風する熱源側送風機16が配設されている。
一方、利用側ユニット2は、上記冷媒配管10を介して電動膨張弁15に接続される利用側熱交換器21と、利用側熱交換器21へ向かって送風する利用側送風機22とを備えて構成され、当該利用側熱交換器21は、上記冷媒配管10を介して上記四方弁13に接続されている。
また、暖房運転時には、図2に示す破線矢印の方向に冷媒が流れるように、四方弁13が切り換えられる。圧縮機11から吐出された高圧の冷媒は、利用側熱交換器21に送られ、利用側熱交換器21において凝縮することにより、利用側ユニット2内に導入された空気を加温する。利用側熱交換器21で凝縮した冷媒は、電動膨張弁15で膨張して熱源側熱交換器14に流入し、熱源側熱交換器14で蒸発した後、四方弁13を介してアキュムレータ12に送られ、圧縮機11の吸込側に戻る。
除菌ユニット150は、図2に示すように、利用側ユニット2に導入された空気に活性酸素種を含む電解水を接触させて空気の除菌を行う空気除菌部4と、所定のイオン種を含む水を電気分解して活性酸素種を含む当該電解水を生成し、この電解水を上記空気除菌部4に循環供給する電解水循環供給部5とを備えている。
熱交換室119には、上記した内気導入口112及び外気導入口113が形成され、これら内気導入口112及び外気導入口113の下流側に利用側熱交換器21が筋交い状に配置されている。熱交換室119には内気導入口112から映画館100の館内空気が流入する一方、外気導入口113から外気が流入するので、利用側熱交換器21は、内気導入口112からの内気及び外気導入口113からの外気が全て利用側熱交換器21を通過するように配置されている。利用側熱交換器21は、図3に示すように上記2つの開口部と利用側送風機22との間に配置され、筋交いのように位置する。
また、仕切板118には、熱交換室119と除菌室120とを連通させる開口118Aが形成されている。開口118Aには利用側送風機22が取り付けられ、利用側送風機22の運転により、熱交換室119内の空気が開口118Aを通じて除菌室120に送風される。除菌室120には利用側送風機22の下流側に空気除菌部4が配置され、空気除菌部4の下流側には、供給口111を介して給気ダクト105(図1)に連通する後室121が形成されている。利用側ユニット2に導入された空気は、除菌室120を通過する際に空気除菌部4で電解水と接触することにより除菌され、除菌された空気が後室121、供給口111及び給気ダクト105を通じて、映画館100内に循環供給される。
除菌ユニット150は、除菌室120内に配置される空気除菌部4と上記除菌室120に隣接して配置される電解水循環供給部5とを備える。電解水循環供給部5は、除菌能を有する電解水を生成して空気除菌部4に循環供給し、空気除菌部4は、電解水循環供給部5から供給される電解水と空気とを接触させて空気を除菌する。
空気除菌部4は、6つのエレメントユニット40A、40B、40C、40D、40E、40Fを備えている。エレメントユニット40A〜40Fは、それぞれ、2枚の気液接触部材を組み合わせて構成されており、本実施形態では合わせて12枚の気液接触部材41A1〜41F1、41A2〜41F2が用いられている。6つのエレメントユニット40A〜40Fは、後述するように、除菌室120内の送風路のほぼ全面を覆うように並べて配設され、除菌室120内を通る空気が漏れなく気液接触部材41A1〜41F2を通過する構成となっている。
気液接触部材41A1〜41F2は、ハニカム構造に似た3次元構造を持ったフィルタ部材であり、気体に接触するエレメント部をフレームにより支持する構造を有する。エレメント部は、図示を省略するが、波板状の波板部材と平板状の平板部材とが積層されて構成され、これら波板部材と平板部材との間に略三角状の多数の開口が形成されている。従って、エレメント部に空気を通過させる際の気体接触面積が広く確保され、電解水の滴下が可能で、目詰まりしにくい構造になっている。
エレメント部には、電解水による劣化が少ない素材、例えば、ポリオレフィン系樹脂(ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂等)、PET(ポリエチレン・テレフタレート)樹脂、塩化ビニル樹脂、フッ素系樹脂(PTFE、PFA、ETFE等)又はセラミックス系材料等の素材が使用され、本構成では、PET樹脂を用いるものとする。また、エレメント部には親水性処理が施され、電解水に対する親和性が高められており、これによって、気液接触部材41A1〜41F2の電解水の保水性(湿潤性)が保たれ、後述する活性酸素種(活性酸素物質)と空気との接触が長時間持続される。
本構成では、貯水タンク51には、井戸水等の塩化物イオン濃度の希薄な水を使用した場合であっても、この水に塩化物イオンを添加するために、予め所定の濃度に調整された食塩水を貯留した食塩水タンク59が設けられ、この食塩水タンク59には食塩水供給管60を介して供給ポンプ61が接続されており、供給ポンプ61によって食塩水タンク59内の食塩水が貯水タンク51に供給される。貯水タンク51に接続される食塩水供給管60には逆止弁62が設けられている。供給ポンプ61は、例えば、電解ユニット52で検出される導電率に基づいて制御部65の制御によって動作するように構成されている。
なお、活性酸素種を効率よく発生させるために貯水タンク51内の水に添加される電解質は食塩に限らず、他の電解質を用いることも可能であり、例えば、塩化カルシウムや塩化マグネシウムを用いてもよいし、他のハロゲンを含む含ハロゲン塩や、塩素及び他のハロゲンの各種ハロゲン酸塩を用いることも可能であり、ハロゲンを含まない電解質を用いてもよい。これらの電解質は水溶性であることが好ましい。
ここで、活性酸素種とは、通常の酸素よりも高い酸化活性を持つ酸素分子と、その関連物質のことであり、スーパーオキシドアニオン、一重項酸素、ヒドロキシルラジカル、或いは過酸化水素といった、いわゆる狭義の活性酸素に、オゾン、次亜ハロゲン酸等といった、いわゆる広義の活性酸素を含めたものとする。
上記電極板72、73間に電圧を印加すると、カソード電極(陰極)では、下記式(1)に示すように反応する。
2H2O+2e-→H2+2OH- ・・・(1)
アノード電極(陽極)では、下記式(2)に示すように反応する。
2H2O→O2+4H++4e- ・・・(2)
これらカソード電極及びアノード電極での反応を合わせると、下記式(3)に示すように水が電気分解される。
2H2O→2H2+O2 ・・・(3)
この反応とともに、アノード電極においては、水に含まれる塩素イオン(塩化物イオン:Cl-)が下記式(4)に示すように反応し、塩素(Cl2)が発生する。
2Cl-→Cl2+2e- ・・・(4)
さらに、この塩素は下記式(5)に示すように水と反応し、次亜塩素酸(HClO)と塩化水素(HCl)が発生する。
Cl2+H2O→HClO+HCl ・・・(5)
また、電解水中の活性酸素種の濃度は、制御部65の制御下、除菌するウィルス等を不活化させる濃度となるように調整される。活性酸素種の濃度の調整は、電極板72、73間に印加する電圧を調整して、電極板72、73間に流す電流値を調整することにより行われる。例えば、電極板72に正の電位を与えて、電極板72、73間に流れる電流値を、電流密度で20mA(ミリアンペア)/cm2(平方センチメートル)とすると、所定の遊離残留塩素濃度(例えば1mg(ミリグラム)/l(リットル))を発生させる。また、電極板72、73間に印加する電圧を変更して、電流値を高くすることで、電解水中の次亜塩素酸の濃度を高い濃度に調整できる。
図5は、本実施形態における電解水循環供給部5の構成及び設置状態を示す外観斜視図である。理解の便宜を図るため、図5には熱源側ユニット1及び利用側ユニット2と、電解水循環供給部5と熱源側ユニット1及び利用側ユニット2との間に敷設される配管類とを、併せて図示する。
そして、電解水循環供給部5には、除菌室120に近い側に貯水タンク51が配置され、貯水タンク51の隣には食塩水タンク59が並べて配置され、除菌室120とは反対側に電装ボックス30が配置されている。
図6に示すように、電解水循環供給部5のケース50は直方体であり、上面が着脱可能な蓋50Aとなっていて、他の側面のうち2面は取り外し可能な配管引出パネル50B、及び電装ボックス側パネル50Cとなっており、他の側面と底面50Dは一体に接合されている。
蓋50Aは、図示しないネジ等により固定され、このネジを取り外すことによって開くことが可能である。蓋50Aの開放状態では、ケース50の内部に収容された電装ボックス30、貯水タンク51、送水ポンプ53、食塩水タンク59、供給ポンプ61等の各部へのアクセスが可能となる。
このように、蓋50Aを外して電装ボックス側パネル50Cを取り外すと、電装ボックスカバー30Aが露出し、この電装ボックスカバー30Aを取り外すことで、電装ボックス30の内部にアクセスできる。これにより、電装ボックス30のメンテナンスを極めて容易に行うことができる。
電装ボックス30は、その底面がケース50の底面50Dから浮くように、ケース50の側面にブラケット35を介して固定され、電装ボックス30の下方の空間には、供給ポンプ61(水溶液供給ポンプ)及び送水ポンプ53(電解水供給ポンプ)が並べて設置され、供給ポンプ61は食塩水タンク59側に、送水ポンプ53は貯水タンク51側に位置している。
ここで、電装ボックス30が底面50Dから浮いた位置で固定されているので、ケース50内の各部から漏れたり、あふれたりした水や電解水或いは食塩水が、電装ボックス30内部に進入することはなく、制御基板31や電源回路部33を確実に保護することができ、電源回路部33等を貯水タンク51や食塩水タンク59と同一のケース50に収める構成を可能となしている。
貯水タンク51の電装ボックス30側の面には、電解ユニット52が取り付けられ、供給ポンプ61により送出された食塩水が投入される食塩水投入部85、貯水タンク51内の電解水を供給する電解水供給口88が配置されている。従って、電装ボックス30の下方において供給ポンプ61を食塩水タンク59側に設置し、送水ポンプ53を貯水タンク51側に設置することで、各タンク及びポンプの間に敷設される配管長が短くて済み、無駄のない取り回しができる。具体的には、図4に示した分岐管54、電解水供給管56、食塩水供給管60、及び排水管67の各配管は、いずれも、電装ボックス30の下方または電装ボックス30と貯水タンク51、食塩水タンク59との間に敷設される。このため、配管長を抑えることができ、各配管が集中していることからメンテナンスが容易になる。
さらに、電源回路部33は、電装ボックス30内において貯水タンク51に近い側に配置されて、貯水タンク51から離れた側には制御基板31が配置されている。制御基板31は、後述するフロートスイッチFS等の検出値に基づいて、電解ユニット52、送水ポンプ53、給水弁58、供給ポンプ61等を制御する制御部65(図4)を実装しているので、上記の各部やセンサに結線されている。これに対し、電源回路部33は、制御部65の制御に従って、電解ユニット52、送水ポンプ53及び供給ポンプ61を動作させる駆動電流を供給する。このため、電源回路部33が出力する電流は制御基板31よりも大きく、結線される配線も大電流に応じたものとなる。このため、制御基板31から各部に伸びる配線よりも、電源回路部33から各部に伸びる配線は太く、取り回しが難しく、一般に高価である。そこで、電源回路部33を貯水タンク51側に配置することで、電源回路部33から電解ユニット52や送水ポンプ53への配線長を短くすることができ、配線の取り回しの容易性が増し、低コスト化を図ることができる。
また、一つの大空間としての映画館100に開口した複数の吹出口104に給気ダクト105を介して接続される除菌室120を、上記大空間を有するビル200の屋上に設け、この除菌室120内に空気除菌部4を設けるとともに、除菌室120内の空気除菌部4に電解水を供給する電解水循環供給部5を、除菌室120とともに屋上に設置したので、大空間の空気を清浄化することが可能となる。ここで、屋上に設置される電解水循環供給部5においては、優れたメンテナンス性を確保するとともに、効率のよい配線の取り回しを実現することが可能で、さらに、電源回路部33への水や電解水の進入を防止し、電源回路部33を確実に保護できるので、大空間の空気を清浄化する除菌ユニット150を容易に低コストで実現できる。
2 利用側ユニット
4 空気除菌部
5 電解水循環供給部(電解水生成装置)
30 電装ボックス
30A 電装ボックスカバー(カバー)
31 制御基板
33 電源回路部(電気回路部)
40A、40B、40C、40D、40E、40F エレメントユニット
41A1、41A2、41B1、41B2、41C1、41C2、41D1、41D2、41E1、41E2、41F1、41F2 気液接触部材
50 ケース
50A 蓋
50B 配管引出パネル
50C 電装ボックス側パネル(サービス用パネル)
51 貯水タンク(水槽)
52 電解ユニット
53 送水ポンプ(電解水供給ポンプ)
56 電解水供給管
59 食塩水タンク(水溶液タンク)
61 供給ポンプ(水溶液供給ポンプ)
67 排水管
72、73 電極板
100 映画館(大空間)
110 空気調和機
116 一方の室(機械室)
119 熱交換室
120 除菌室(チャンバ)
150 除菌ユニット(除菌システム)
200 ビル
Claims (6)
- ケース内に、水槽と、前記水槽に取り付けられ、前記水槽内の水を電気分解して電解水を生成する電解ユニットと、前記電解ユニットが生成した電解水を外部へ供給する電解水供給ポンプと、前記電解ユニット及び前記電解水供給ポンプに電源を供給する電気回路部を収容した電装ボックスと、を収容して構成され、
前記水槽は前記ケースの底面に配置され、
前記電装ボックスは、前記ケースの底面から浮いた位置に固定され、前記電装ボックスの下方に前記電解水供給ポンプが配置されたこと、
を特徴とする電解水生成装置。 - 電解質水溶液を貯留する水溶液タンクと、この水溶液タンクから電解質水溶液を前記水槽に供給する水溶液供給ポンプとを備え、
前記水溶液タンクは前記水槽とともに前記ケースの一方側に並べて前記ケースの底面に配置され、
前記電装ボックスは前記ケースの他方側に配置され、
前記電装ボックスの下方には、前記電解水供給ポンプと前記水溶液供給ポンプとが並べて配置され、前記電解水供給ポンプは前記水槽側に位置すること、
を特徴とする請求項1記載の電解水生成装置。 - 前記ケースの側面のうち、前記水槽及び前記水溶液タンクから離れた側の側面には開放可能なサービス用パネルが設けられ、このサービス用パネルの開放状態においては前記電装ボックスのカバーが露出し、該カバーを開くことで前記電装ボックス内にアクセス可能に構成されたこと、
を特徴とする請求項2記載の電解水生成装置。 - 前記ケースは、その上面及び各側面の上端を覆う蓋を有し、この蓋の開放時に前記サービス用パネルが開放可能となること、
を特徴とする請求項3記載の電解水生成装置。 - 電解水を生成する電解水生成装置と、この電解水生成装置により生成された電解水と空気とを接触させることにより空気を除菌する空気除菌部と、を備えた除菌システムにおいて、
前記電解水生成装置は、ケース内に、水槽と、前記水槽に取り付けられ、前記水槽内の水を電気分解して電解水を生成する電解ユニットと、前記電解ユニットが生成した電解水を外部へ供給する電解水供給ポンプと、前記電解ユニット及び前記電解水供給ポンプに電源を供給する電気回路部を収容した電装ボックスと、を収容して構成され、
前記水槽は前記ケースの底面に配置され、
前記電装ボックスは、前記ケースの底面から浮いた位置に固定され、前記電装ボックスの下方に前記電解水供給ポンプが配置されたこと、
を特徴とする除菌システム。 - 一つの大空間に開口した複数の吹出口に給気ダクトを介して接続されるチャンバを、上記大空間を有する建物の屋上に設け、このチャンバ内に前記空気除菌部を設けるとともに、前記チャンバ内の前記空気除菌部に電解水を供給する前記電解水生成装置を、前記チャンバとともに屋上に設置して構成されたこと、
を特徴とする請求項5記載の除菌システム。
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