JPS6320496A - 自動化塩素発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は水全体を殺菌消毒するための塩素を発生させる
装置に関し、更に具体的には、水中の塩素含量を自動的
に制御できる自動化塩素発生装置に関するものである。

塩素を発生させる電解槽内の塩素圧力の測定による電解
の時間測定か又は化学検出器かのいづれかによって塩素
を制御できる塩素発生装置が本発明の出願人の米国特許
第４，５５５，３２３号明細書に開示されている。

しかし、電解工程完了後に残る残留化学薬品を除去する
必要性が常に存在していたため、全自動化塩素発生装置
はこれまで商業的に存在していなかった。この除去工程
は危険であるばかりでなく、時間のかかるものでもあっ
た。

従って、本発明の目的は水中に塩素の正確な量を維持す
る自動化塩素発生装置を提供することにある。

本発明のもう１つの目的は塩素が必要なときに自己活動
する自動化塩素発生装置を提供することにある。

また、本発明のもう１つの目的は塩と水が必要なときに
機器の自動表示と運転停止を行なう自動化塩素発生装置
を提供することにある。

更に、本発明のもう１つの目的は電解工程の完了後に残
留化学薬品を装置から除去できる洗浄装置を具備する自
動化塩素発生装置を提供することにある。

更に、本発明のもう１つの目的はコンパクトな内蔵機器
を具備する自動化塩素発生装置を提供することにある。

従って、本発明の１つの実施態様は電源を有し、塩化ナ
トリウムの電解によって塩素を発生でき且つ陽極と陰極
を有する電解槽を備え、陽極が陽極区画室内で塩素を発
生させ且つ陰極が陰極区画室内で水素を発生するように
両極を別個の区画室内に装着し、両区画室をイオン浸透
膜を介して連通し、電解槽から水素と塩素を受入れ且つ
水の出口を備えた第１区画室を有する混合容器を設け、
該混合容器には第１区画室に連通し且つ水の入口を有す
る第２区画室を備え、混合容器の水の入口を制御するフ
ロート弁を具備したものにおいて、陽極区画室内の液体
含両を探知するための第１検出機構と、陰極区画室内の
液体含両を探知するための第２検出機構と、陽極区画室
及び陰極区画室から排液するための洗浄機構と、塩素ガ
スを真空下で維持するための混合容器内の真空室と、真
空室内の真空度の低下を探知するための混合容器内の第
３検出機構と、水のなかの塩素濃度を測定するための水
の入口における第４検呂機祷とから構成したことを特徴
とする自動化塩素発生装置を提供することにある。

以下、添付図面を参照して本発明の好ましい実施例につ
いて説明する。

第１図において符号１０は本発明の自動化塩素発生装置
の基本構成体を示している１本装置は陰極槽１１と、陰
極槽１２と、陽極槽１２の下に位置している混合容器１
３と、陽極槽１１の下に位置しているオーバーフロー容
器１４とで基本的に構成されている。

種々の容器に連接している洗浄装置は第２図に明瞭に示
されている。

陰極槽１１は開口部１６と、密閉蓋１７とシール１８と
を具備している陰極区画室１５から構成されている。

陰極１９は陰極区画室ｌＳ内に位置していて、電源（図
示せず）に接続している。開口部２１を有する接続壁２
０は陰極区画室１５と一体構成で、該開口部２１を介し
て陰極１９が挿入されている。接続壁２０は陰極１９の
丁度上に位置している導電プローブ２２を具備している
。

陽極槽１２は開口部２４と、密閉蓋２５とシール２６と
を具備している陽極区画室２３から構成されている。

陽極槽１２内に固定されている陽極２７は電源（図示せ
ず）へ接続している。開口部２９を有する接続壁２８は
陽極区画室２３と一体構成で、該開口部２９を介して陽
極２７が挿入されている。接続壁２８も陽極２７の丁度
上に位置している導電プローブ３０ａを具備しており、
後述するように、プローブ３０ａよりも長さが短かい第
２導電プローブ３０ｂを具備することもできる。

陰極槽１１はそれぞれの接続壁で陽極槽１２に固定され
ている。イオン浸透膜３１は接続壁２００関口部２１と
接続壁２８の開口部２９内に同じ軸線上に整合されてい
る１対のゴルテックス（商標“ＧＯＲＴＥＸ”）シール
３２によって固定されている。このようなシール機構は
本発明の出願人名義の米国特許第３，５５５，３２２号
明細書に開示しであるので、　さらに論述する必要はな
い。

陽極槽１２の接続壁２８はチタン導電プローブ３０ａを
具備していて、陽極区画室２３内の水位並びに陽極槽１
２から陰極槽１１に移送されるナトリウムと水の量を測
定する。水がプローブの端部の下に落ちると、回路が開
き、それによって発生装置に電力を供給している発生装
置の電源（図示せず）を切る。このことは水位が常に陽
極２７の上にあることを保証している。陽極槽１２内の
水の枯渇は陽極槽１２を損傷する２つのうちの１つであ
って、もう１つは塩の枯渇である。この陽極は白金−リ
チウム被覆チタン金属で作られている。

第４ａ図及び第４ｂ図に明瞭に示されているように、混
合容器１３は真空室３３とフロート弁３４を具備してい
る。真空室３３内の真空度が何等かの理由で、即ち陽極
の密閉蓋２５が外れているか又は循環ポンプの呼び水が
低下しているために低下すると、真空室内の水位が低下
しく第４ａ図参照）、導電プローブ３６に回路を開かせ
て、塩素発生装置の電源の運転を停止させる。

真空が再度得られると、水が真空室３３内で上昇して回
路を閉じ、塩素発生装置の電源が入る（第４ｂ図参照）
。

水は酸化還元電位プローブ、即ちＯＲＰプローブ３７を
介して混合容器１３に入る。ＯＲＰプローブ３７は水中
の塩素及び臭素のような酸化剤に由来する電位を直接に
測定できる。従って、ＯＲＰプローブ３７が出す信号は
水の塩素レベルをモニタするために利用できる。フロー
ト弁３４は混合容器１３内の水量を制御する。帰路３８
上の排出器（図示せず）により発生される真空により混
合容器１３内の真空室３３内に水を保持させる。真空室
内の導電プローブ３６は水が回路を閉じると導通する。

次に、操作に際して第２ａ図、第２ｂ図及び第３図を参
照して説明すると、塩（塩化ナトリウム）は装置内で電
解によって分解されて少量の塩素ガスを生成する。その
後その塩素ガスは水に溶解し、水中で次亜塩素酸を生成
し、次亜塩素酸は強酸化剤であって、例えば、プールの
水を殺菌消毒し、藻類の成長を防止するのに用いられる
。塩と水は陽極槽１２内に入れら、れて塩類溶液を生成
する。水は必要に応じて弁４１によって添加される。そ
の後塩類溶液は電解によって分裂させられて、酸素、ナ
トリウム及び塩素となる。塩素と酸素は陽極槽ｌｚ内で
ガスとして発生し、真空下で導管３９を通して混合容器
１３の真空室３３に引き入れられ、導管４０を介して混
合容器１３に流れる少量の水に溶解し、塩素処置された
水として導管３８を介して帰還する。

例えば、水泳プール用の水と混合すると、塩素ガスが次
亜塩素酸と塩化水素酸を生成する１次亜塩素酸は、熱と
光で散逸させられ、プールを殺菌消毒し清潔にするにつ
れて使用されてなくなってしまう。塩化水素酸副産物は
プールの水のなかの天然のアルカリ仕度によって中和さ
れる。この反応に用いられるアルカリ仕度は蒸発と濾過
逆流洗浄による水位の低下を補うための補充水をプール
に添加するときに元へもどされる。天然のアルカリ仕度
が低い軟水領域では、いくらかの炭酸水素ナトリウム（
ベーキングソーダ）を時々添加して、使用されたアルカ
リ仕度を元へもどすのが必要であることがある。

ｐＨプローブ４２も備えられており、ｐＨプローブブ４
２は低ｐＨｔｉ−探知したときポンプ４９が荷性ソーダ
すなわち水酸化ナトリウム溶液を陰極槽１１から水の帰
還ライン３８へ給送することができるように、ポンプ４
９に関連して使用される。

従って、ｐＨレベルは７乃至７．８に自動的に維持でき
る。　そうでなくてｐＨレベルが７以下に下がると、警
報灯またはブザーを用いてオペレータに警報を出すこと
ができる。

ｐＨプローブ４２は　ＯＲＰプローブ３７とともに発生
装置の流入水ライン４０に位置させることができる。

陽極槽１２内で生成したナトリウムは少量の水とともに
特殊ｆｌ１３１を介して陰極槽１１に取り出される。

この特殊膜３１はナフィオン（商標“Ｎａｆｉｏｎ”　
）のような材料で作ることができる。ナトリウムは陰極
槽ｌｌ内に既存の水と反応して水酸化ナトリウム（苛性
−ダ）と水素を生成する。陰極槽１１内で生成された少
量の水素は導管４３を経由し、ドレントラップすなわち
火災防止機構３５を経由して、逃し導管５０によって大
気中に排出される。

陰極槽１１内の塩と水を使い切るにつれて、導電プロー
ブ３０ａは、水位が所定レベルに下がったときを探知す
る。そのプローブ３０ａは、装置のスイッチを切り、警
報を鳴らし、電源制御モジュール４４のランプを点灯し
く第３図参照）、使用者に装置に水を添加する必要があ
ることを知らせる。プローブが水位の上昇を探知し次第
、警報とランプが消えて、装置はいつでも運転できる状
態となる。

電源制御モジュール４４は変圧器と電子回路で構成され
ており、電圧コンパクタと、ＯＲＰ制御器と、装置状態
表示器等から成っている。ＯＲＰ制御器は塩素の必要に
応じて装置をオン・オフさせることによって水中の所定
塩素レベルを維持する。

装置状態表示器は警報回路を内蔵していて、８個の警報
ランプ、即ち、電源オン、高塩素、塩素送給、低塩素、
水の添加、無真空１機器の手入れ、及び高温、を含むこ
とができる。これらの種々の電子構成部及びそれらに関
連する回路素子は、この技術では周知であって、更に論
述する必要はない。

ナトリウムと水を陰極槽１１に添加させると、水酸化ナ
トリウムの量は導電プローブ２２が槽に液体が一杯満た
されるときを探知するまで増加する。

そのプローブ２２は機器のスイッチを切り、警報を鳴ら
し、電源制御モジュール４４のランプを点灯し。

使用者に機器の手入れが必要であることを知らせる０手
入れは陰極槽１１及び陽極槽１２からの排液と、陽極槽
１２に塩と水の再充填と、陰極槽１１に水を添加し装置
をいつでも運転できるようにしておくことで構成されて
いる。警報とランプは装置が止まり、陰極槽ｌｌ内の液
体レベルが低くなった後でのみ消える。必要なメンテナ
ンスは塩の装填を元へもどすこと、陰極槽１１から排液
すること及び注水器４８及び弁４１によって陽極槽１２
へ水を時折添加するだけである。

本発明の特徴は洗浄機構を使用していることであって、
この洗浄機構により装置の手入れをするに際して使用者
は塩以外の化学薬品を取扱う必要はない。

本発明の出願人名義の前述の米国特許明細書に示したよ
うな排出装置は陰極槽１１及び陽極槽１２からそれぞれ
排液するための機器を備えている。水泳用プールに使用
する場合には、排出装置はガーデンホース（図示せず）
及びドレン取付具４５に接続する。

弁４７を開くと、　ＮａＯＨ溶液を導管４６を経由して
排出することができる。ガーデンホースをつけ排出装置
を介して水を通過させると、排出装置はＮａＯＨ溶液を
取り出す、更に導管５２上のドレン弁５１は陽極槽１２
とドレン取付具４５に連接していて、この弁５１を開く
と、洗浄排出装置は陽極液を槽から引き出して、淡水で
稀釈し、下水ドレン内に安全に排出する。

陽極槽１２内が洗浄排出装置によって真空となるので、
水は導管３９を引き上げて陽極液（高濃度の塩素）を急
激に洗い流す。

再循環ポンプが動いている間は、陽極槽１２内は常に真
空となっている。

弁４１を開いて水を添加することができ、水は真空によ
って陽極槽１２内に引き入れられて、必要に応じて再充
填が行なわれる。導電プローブ３０ｂは水位がプローブ
に到達したときに導通し、使用者に槽が一杯になったこ
とを警告する。

第５ａ図及び第５ｂ図は本発明の塩素発生装置を水泳用
塩素処理に適用される場合の方法を示している。

第５ａ図は地上配置形状で備えた場合に帰還ライン６１
をプールに接続した塩素発生器６０を示す。

排出機構６２はプールの水を導管６３を通って発生器６
０に供給できるように、そしてその逆に塩素処理したプ
ールの水を発生器６０から導管６４を経由してプールに
帰還させることができるようになっている。

残りの構成部材は、プール濾過系統に使用される基本的
な部材を表わし、ポンプ６５と、逆流洗浄ライン６７を
具備したフィルタ６６と、ヒータ６８とである。

第５ｂ図は地下配置形状で接続されている塩素発生器６
０を示す、排出機構６２は塩素処理された水がプールか
らのプールの水と混合され、そして導管即ち帰還ライン
６１を介してプールに戻る前に濾過系統に送給されるよ
うにプールからの主導管ライン６９に接続されている。

第２排出機構７０は発生器６０にプールの水を供給させ
るために必要である。

ＯＲＰプローブ３７（第２図及び第３図）がプールの水
中の設定塩素レベルの制御及び維持に使用されているの
で、地上配置形状に関してはプールの水の取入れライン
６３に接続されているのに代えて、地下配置形状では、
ＯＲＰプローブ３７は主導管ライン６９に接続されてお
り、これはプールの水中の塩素含量を適切に測定するた
めである。

本発明の自動化塩素発生装置は、上記に説明した構成に
しであるので、他の構成では不可能または実際的ではな
い他の用途にも適切に利用できる。

例えば、商業用及び工業用建屋での空中システムは冷却
塔を通過する再循環冷却水を通常取り入れているが、シ
ステム内の冷却水は配管上にスライム（へどろ）を生成
することは許されないので、その理由はこのスライムが
熱交換効率を大いに低下させることになるからである。

更に「在郷軍人病」のいくつかの事例は空調システムに
おけるプールの水の処理につながっている。塩素処理は
、この冷却水の処理及び殺菌消毒に理想的な方法である
。

また、細流溜部システム用の水には通常塩素処理が行な
われている。塩素は＃Ｉ淑システムの非常に小さい滴下
孔を詰まらせる藻類の成長制止剤である。

この自動化塩素発生装置は下水処理にも利用できる。下
水処理プラントは放出に先立ってその排水を殺菌消毒す
ることが法律で通常必要とされている。小規模の下水処
理プラントでは殺菌消毒のために漂白剤または次亜塩素
酸カルシウムがしばしば用いられているが、これらの製
品は高価であり且つ取扱いが厄介である。

本発明を実施する際に本発明の精神又は範囲を逸脱しな
いで前述の実施例に多くの変更及び修正が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に用いられている塩素発生装置の区画室
の構成部材の分解斜視図、第２ａ図及び第２ｂ図は種々
の導管ラインの接続を示した塩素発生装置の正面図及び
背面図、第３図は本発明に用いられている自動化塩素発
生装置の！Ｉｉ略正回正面第４ａ図及び第４ｂ図は本発
明に用いられている混合容器の断面図、第５ａ図及び第
５ｂ図は水泳プール用に接続されている塩素発生装置の
接続斜視図である。 １１・・・陰極槽　　　　　１２・・・陽極槽１３・・
・混合容器　　　　１５・・・陰極区画室１９・・・陰
極　　　　　　２２・・・導電プローブ２３・・・陽極
区画室　　　２７・・・陽極３０ａ・・・導電プローブ
　３０ｂ・・・第２導電プローブ３１・・・イオン浸透
膜　　３３・・・真空室３４・・・フロート弁　　　３
５・・・火災防止機構３７・・・ＯＲＰプローブ（酸化
還元電位プローブ）３ｇ、　３９．４０・・・導管　　
４２・・・ｐＨプローブ４６・・・導管　　　　　　４
９・・・ポンプ５０・・・逃し、導管　　　　６０・・
・塩素発生器６２・・・排出機構　　　　６３．６４・
・・導管６５・・・ポンプ　　　　　６７・・・逆流洗
浄ライン７０・・・第２排出機構 １ｉ　！−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）電源を有し、塩化ナトリウムの電解によって塩素を
   発生でき且つ陽極と陰極とを有する電解槽を備え、陽極
   が陽極区画室内で塩素を発生し且つ陰極が陰極区画室内
   で水素を発生するように両極を別個の区画室内に装着し
   、両区画室をイオン浸透膜を介して連通させ、電解槽か
   ら水素と塩素を受入れ且つ水の出口を備えた第１区画室
   を有する混合容器を設け、該混合容器には第１区画室に
   連通し且つ水の入口を有する第２区画室を備え、混合容
   器に水の入口を制御するフロート弁を内装した塩素発生
   装置において、 陽極区画室内の液体含両を探知するための第１検出機構
   と、 陰極区画室内の液体含量を探知するための第２の検出機
   構と、 陽極区画室及び陰極区画室から排液するための洗浄機構
   と、 塩素ガスを真空下で維持するための混合容器内の真空室
   と、 真空室内の真空度の低下を探知するための混合容器内の
   第３検出機構と、 水のなかの塩素濃度を測定するための第４検出機構と、 検出機構のうちの１つから所定の状態が検出されると塩
   素発生装置を制御することができるように電源と第１、
   第２、第３及び第４検出機構とに電気的に接続させた制
   御機構とから構成したことを特徴とする自動化塩素発生
   装置。 ２）第１、第２及び第３検出機構を、導電プローブから
   構成したことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
   の自動化塩素発生装置。 ３）第１検出機構を第１及び第２導電プローブから構成
   したことを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項
   に記載の自動化塩素発生装置。 ４）第４検出機構を酸化還元電位プローブから構成した
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の自動化
   塩素発生装置。 ５）混合容器の水素を受入れる場所に火災防止機構を備
   えたことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の自
   動化塩素発生装置。 ６）火災防止機構を陰極区画室から水素が発生するにつ
   れて水素を逃すための部分的に潜水している逃し導管か
   ら構成したことを特徴とする特許請求の範囲第５項に記
   載の自動化塩素発生装置。 ７）洗浄機構を排出機構に接続した第１導管と、該第１
   導管と陽極区画室との間に連接させた第２導管と、該第
   １導管と陰極区画室との間に連接させた第３導管とから
   構成し、流体が排出機構を通過すると、陽極区画室及び
   陰極区画室からの液体が第２導管及び第３導管を経由し
   て第１導管を通して取出されることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項に記載の自動化塩素発生装置。 ８）制御機構には水のなかのｐＨレベルをモニタするた
   めに備えた第５検出機構を電気的に接続させたことを特
   徴とする特許請求の範囲第１項に記載の自動化塩素発生
   装置。 ９）第５検出機構を第４検出機構に位置決めしたｐＨプ
   ローブから構成したことを特徴とする特許請求の範囲第
   ８項に記載の自動化塩素発生装置。 １０）水のｐＨレベルを７乃至７．８に維持するようう
   に水酸化ナトリウムを陰極区画室から水の出口に送給す
   るためｐＨプローブに関連してポンプ機構を使用するこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第９項に記載の自動化塩
   素発生装置。