CN103153877B - 离子水的制造方法和制造装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供能够以短时间制造强碱性的离子水的节能型离子水的制造装置和制造方法。使用将第1电解池20A配置在第1电解槽10A内，将第2电解池20B配置在第2电解槽10B内，利用配置在第1电解池20A的注水管27A的输送泵50，将在第1电解池20A的电解隔膜21内生成的碱离子水定量地、连续地输送到第2电解池20B的电解隔膜内而构成的离子水制造装置1，在向第1电解池20A和第2电解池20B通电的电流合计为25～30安培的范围内，将向第1电解池20A通电的电流设定为5～15安培，将向第2电解池20B通电的电流设定为15～20安培，进行通电。

Description

离子水的制造方法和制造装置

技术领域

本发明涉及将原料水电解得到的离子水、特别是能够长期稳定地维持大幅度偏离中性（pH7）的pH值的离子水的制造方法和制造装置。

背景技术

作为通过将原料水电解而制造离子水的方法，已知特开平8-24865号公报中记载的方法。如果对该文献中记载的离子水的制造方法简单地说明，首先，准备离子水制造装置，其中，在一个电解槽内设置六个圆筒状的电解池（各自由陶瓷制的电解隔膜、在其内侧配置的阴极和在电解隔膜的外侧配置的阳极组成），将原料水的供给源（自来水管等）与第1电解池的注水管连接，同时将第1电解池的排水管和与其邻接的第2电解池的注水管连接，对于其他的电解池，在与邻接的电解池之间将排水管和注水管串联地连接。

然后，将辅助电解质（食盐水）投入电解槽内，边从原料水的供给源向第1电解池连续地供给原料水，边向各电解池的阴极和阳极进行通电。将向第1电解池供给的原料水电解，在电解隔膜内生成碱性的离子水（碱离子水），在电解隔膜的外侧生成酸性的离子水。在电解隔膜内生成的碱离子水被后续的原料水挤出，被输送到第2电解池，进而，依次通过第3～6的电解池，最终被排出到装置外。由于碱离子水通过第2电解池至第6电解池时也进行电解，因此排出到装置外的碱离子水呈pH12.0以上的强碱性。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:特开平8-24865号公报

发明内容

发明要解决的课题

根据上述的现有的制造方法，能够连续地制造强碱性的离子水，但存在制造花费时间，而且为了电解而消耗大量的电力的问题。具体地，使用将容积为1.5L的六个电解池配置在电解槽内的离子水的制造装置，将向电解池通电的电流设定为合计18安培（100V）的情况下，用于制造pH12.0以上的强碱性的离子水10L的所需时间为60分钟。此外，这种情形的消耗电力量为1800Wh。因此，希望开发能够用更短时间、更少能量制造强碱性的离子水的装置和方法。

本发明为了解决上述的现有技术的问题，目的在于提供能够以短时间制造强碱性的离子水的节能型的离子水的制造装置和制造方法。

用于解决课题的手段

本发明涉及的离子水的制造方法，是使用将由有底圆筒状的电解隔膜、配置在其内侧的阴极和配置在电解隔膜的外侧的阳极构成的电解池配置在电解槽的内侧，将辅助电解质投入电解隔膜的外侧，同时将原料水导入电解隔膜的内侧，通过向阴极和阳极通电而使原料水电解的离子水制造装置制造离子水的方法，其特征在于，离子水制造装置具有相互独立的第1电解槽和第2电解槽作为电解槽，同时具有第1电解池和第2电解池作为电解池，将第1电解池配置在第1电解槽内，将第2电解池配置在第2电解槽内，在第1电解池和第2电解池分别安装有注水管和排水管，同时利用配置于第1电解池的注水管的输送泵，将第1电解池的电解隔膜内生成的碱离子水定量地、连续地输送到第2电解池的电解隔膜内而构成，在向第1电解池和第2电解池通电的电流合计成为25～30安培的范围内，将向第1电解池通电的电流设定为5～15安培的范围内的任意的值，并且将向第2电解池通电的电流设定为15～20安培的范围内的任意的值而进行通电。

此外，本发明涉及的离子水的制造装置，是通过将由有底圆筒状的电解隔膜、配置在其内侧的阴极和配置在电解隔膜的外侧的阳极构成的电解池配置在电解槽的内侧，将辅助电解质投入电解隔膜的外侧，同时将原料水导入电解隔膜的内侧，向上述阴极和阳极通电，将原料水电解而制造离子水的装置，其特征在于，具有相互独立的第1电解槽和第2电解槽作为电解槽，同时具有第1电解池和第2电解池作为电解池，将第1电解池配置在第1电解槽内，将第2电解池配置在第2电解槽内，在第1电解池和第2电解池分别安装有注水管和排水管，同时利用配置于第1电解池的注水管的输送泵，将第1电解池的电解隔膜内生成的碱离子水定量地、连续地输送到第2电解池的电解隔膜内而构成。

发明的效果

根据本发明涉及的离子水的制造方法（制造装置），与现有方法（现有装置）相比，能够将制造所需时间缩短到3分之1，而且能够将消耗电力的量缩减为2分之1以下。此外，由于能够使电解槽的容积变小，因此能够使投入电解槽的辅助电解质的使用量减少，而且能够使装置整体小型化。此外，采用现有方法的情况下，制造所需时间因环境（电解隔膜的状态、季节引起的温度变化等）而变动，但根据本发明的情况下，不受环境变化的影响，能够稳定地、定量地制造。

附图说明

图1为本发明的第1实施方式涉及的离子水的制造装置1的截面图。

图2为图1中所示的第1电解池20A的分解透视图。

具体实施方式

在此，对用于实施本发明“离子水的制造装置”的方式进行说明。本发明的第1实施方式涉及的离子水的制造装置1，如图1中所示，基本上由二个塑料制的电解槽10（第1电解槽10A、第2电解槽10B）、在这些电解槽10内各自平均配置了一个的圆筒状的电解池20（第1电解池20A、第2电解池20B）和输送泵50构成。

图2是第1电解池20A的分解透视图。第1电解池20A由电解隔膜21、阴极31、阳极32和盖体24构成。应予说明，第2电解池20B也成为了与第1电解池20A完全相同的构成。

电解隔膜21为陶瓷制，形成使上面开放、使底面闭塞的圆筒状（有底圆筒状），在其上缘形成了法兰21a。本实施方式中，将电解隔膜21的容积设定为1.5L，将厚度尺寸设定为7mm。

在电解隔膜21的内侧配置圆筒状的阴极31，而且在外侧以同心状配置圆筒状的阳极32，成为夹持电解隔膜21、阴极31和阳极32相隔一定的间隔对向的状态。应予说明，将电解隔膜21、阴极31和阳极32的尺寸（直径）以能够尽可能抑制通电电阻值、相互的分离间隔变小的方式设定。

阴极31是将由不锈钢构成的穿孔金属成形为圆筒状的产物，在上部设置有引线端子31a，如图1中所示，使引线31b与该引线端子31a连接。

阳极32是将由Pt包覆（粘贴）的Ti（钛）构成的穿孔金属成形为圆筒状的产物，在上部设置有引线端子32a，使未图示的引线与该引线端子32a连接。

在电解隔膜21的开放的上端面（法兰21a的上面）安装有塑料制的盖体24。在该盖体24，如图2中所示，设置有三个贯通孔24c～24e，这些中，在贯通孔24c内，如图1中所示，安装有橡胶制的栓体26，在该栓体26的中心轴孔将引线31b插入。

在第1电解池20A的上部，如图1中所示，分别安装有注水管27A和排水管28A。注水管27A用于将原料水（自来水、地下水、或者这些的过滤水等）导入第1电解池20的电解隔膜21内，一方的端部与原料水的供给源（原料水的槽或自来水管的蛇口等）连接，另一方的端部从盖体24的贯通孔24d插入电解隔膜21内。应予说明，在注水管27A的途中配置有输送泵50。排水管28A用于将第1电解池20A的电解隔膜21内生成的碱离子水向外侧排出，一方的端部从贯通孔24e插入电解隔膜21内，另一方的端部与第2电解池20B的注水管27B连接。

此外，在第2电解池20B的上部也安装有注水管27B和排水管28B。注水管27B用于将第1电解池20A的电解隔膜21内生成的碱离子水导入第2电解池20B的电解隔膜内，一方的端部与第1电解池20A的排水管28A连接，另一方的端部从盖体的贯通孔插入电解隔膜内。排水管28B用于将第2电解池20B的电解隔膜内的碱离子水排出到装置外，一方的端部从贯通孔插入电解隔膜内。

这样，本实施方式中，成为了第1电解池20A的排水管28A与邻接的第2电解池20B的注水管27B串联连接的状态，将第1电解池20A的电解隔膜21内生成的碱离子水供给到第2电解池20B的电解隔膜内，从第2电解池20B的排水管28B排出pH值高的碱离子水。

应予说明，在第1电解槽10A和第2电解槽10B分别设置有用于将在电解池20（20A，20B）的外侧生成的pH值低的酸性的离子水取出的排水口（未图示）。

本实施方式中的离子水的制造装置1中使用的电解池20，涉及与现有装置（特开平8-24865号公报中记载的离子水的制造装置）中的电解池大致同样的构成，在这点上是共通的，但本实施方式的离子水的制造装置1与现有装置在以下方面大幅度地不同。

首先，第1不同点是现有装置中六个电解池配置在一个共通的电解槽中（电解槽与电解池成为了“一对多”的关系），而本实施方式中在相互独立的电解槽中分别各自一个地配置电解池（电解槽与电解池成为了“一对一”的关系）这点。现有装置中，在六个电解池中电能（一定量的直流电流）分散施加，而本实施方式中，由于在各电解池中电能集中施加，因此对于各电解池中的原料水，能够有效地进行电解处理。

第2不同点是现有装置中使用的电解池的数为六个，而本实施方式中电解池的数为二个这点。由于能够减少电解池来进行制品制造，因此能够控制电极、电解隔膜等消耗品的减少，能够缩减运转成本，进而还能够期待装置整体的小型化、轻质化。

第3不同点是电解池内生成的离子水的输送方法。现有装置中，是应用了“水从高处向低处流动”的自然法则的输送方法，而本实施方式中，采用输送泵将第1电解池的电解隔膜内生成的碱离子水定量地、连续地强制输送到第2电解池的电解隔膜内。可知如果将生成的内部的碱离子水强制输送，则集中地施加电能，通过控制作业环境而生成制品。此外，也能够稳定地确保制造量。

接着，作为本发明的第2实施方式，对使用了第1实施方式的离子水的制造装置的离子水的制造方法（图1的离子水的制造装置1的使用方法）进行说明。首先，向第1电解槽10A和第2电解槽10B内（电解隔膜21的外侧）分别注入辅助电解质（浓度5～10%的食盐水），使输送泵50工作，将原料水定量地（0.5L/分钟）、连续地导入第1电解池20A的电解隔膜21内。应予说明，辅助电解质的注入量为各电解槽10（10A，10B）内的水位不超过电解隔膜21的上缘的程度。

接下来，在第1电解池20A的阴极31和阳极32之间施加电压，通入直流电流。电压的施加（通电）经由与阴极31的引线端子31a连接的引线31b（参照图1）和与阳极32的引线端子32a（参照图2）连接的引线（未图示）进行。

向第1电解池20A的电解隔膜21内注入的原料水被在阴极31和阳极32之间流动的直流电流电解，在电解隔膜21的内侧生成碱性的离子水，在电解隔膜21的外侧生成酸性的离子水。

在第1电解池20A内，如上所述，用输送泵50将原料水连续地导入，此外，由于第1电解池20A的电解隔膜21用盖体24密闭，因此如果第1电解池20A内成为满量，则将第1电解池20A的电解隔膜21内的碱离子水定量地（0.5L/分钟）、连续地输送到第2电解池20B的电解隔膜21。

在第2电解池20B的电解隔膜21内，如果从第1电解池20A输送的碱离子水蓄积起来，则在第2电解池20B的阴极31与阳极32之间施加电压，开始直流电流的通电。这样，向第2电解池20B的电解隔膜21内注入的碱离子水，被阴极31和阳极32之间的直流电流进一步电解，成为更高的pH（强碱性）。

第2电解池20B的电解隔膜21由于被盖体24密闭，因此如果第2电解池20B的电解隔膜21内的水位成为满量，则将第2电解池20B的电解隔膜21内的碱离子水定量地（0.5L/分钟）、连续地排出到装置外。

以后，通过将向第1电解池20A的原料水的供给（0.5L/分钟）、对第1电解池20A的通电、从第1电解池20A向第2电解池20B的碱离子水的输送（0.5L/分钟）、对第2电解池20B的通电、从第2电解池20B向装置外的碱离子水的排出（0.5L/分钟）持续地实施，能够连续地生成高pH的强碱性的离子水。并且，与采用现有的制造方法的情形相比，能够用短时间(现有方法的3分之1的时间)并且用少的能量(现有方法的2分之1以下的电力的量)生成与采用现有的制造方法制造的碱离子水大致同等的pH的碱离子水。

以下关于本发明“离子水的制造方法”，作为本发明的实施例对本发明的发明人进行的实验的结果进行说明。

实施例

首先，准备作为第1实施方式说明的离子水的制造装置1(参照图1)，采用作为第2实施方式说明的离子水的制造方法，改变通电条件，合计8次进行了碱离子水的制造。将第1次(实施例1)至第8次(实施例8)的通电条件和制造的碱离子水的pH测定值等示于表1。

[表1]

实施例	第1池	第2池	合计	pH	消耗电力量(20分钟)
						1	05A	10A	15A	11.82	500Wh
2	05A	15A	20A	11.95	667Wh
						3	05A	20A	25A	12.06	833Wh
4	10A	15A	25A	12.17	833Wh
						5	10A	20A	30A	12.16	1000Wh
6	15A	15A	30A	12.18	1000Wh
						7	15A	20A	35A	12.26	1167Wh
8	20A	20A	40A	12.31	1333Wh

上述表1中，“第1池”的栏的数字表示向图1中所示的第1电解池20A通电的电流的值(单位：安培)，“第2池”的栏的数字表示向图1中所示的第2电解池20B通电的电流的值。此外，“合计”的栏的数字表示它们的合计值。“pH'’栏中所示的值是对于从制造开始经过了30分钟后制造的碱离子水的pH测定值。

这里实施的离子水的制造方法中，由于以将第2电解池20B的电解隔膜21内的碱离子水用排出泵50B以每分钟0.5L的比例向装置外排出的方式设定，因此理论上用20分钟能够制造10L的碱离子水。而且，在实施例1~8的每一个中，实际上均能够用20分钟无问题地制造10L的离子水。采用现有方法(特开平8-24865号公报中记载的离子水的制造方法)的情况下，碱离子水10L的制造所需时间为60分钟，因此本发明中，能够将所需时间缩短到“3分之1”。

此外，由上述表1的结果，关于本实施例的碱离子水的制造方法中的通电条件，确认了以下的内容。首先，第1电解池的电流和第2电解池的电流的合计值为20安培以下的情况下（实施例1、2），制造的碱离子水的pH不到“12”，与采用现有方法制造的碱离子水相比，功能略差。另一方面，设定通电条件以使第1电解池的电流和第2电解池的电流的合计值为25安培以上的情况下（实施例3～8），pH超过“12”，可知能够制造与采用现有方法的情形同等或具有其以上的功能的碱离子水。因此，本发明的碱离子水的制造方法中，认为优选设定通电条件以使电流的合计值为25安培以上。

此外，如上所述根据本实施例的碱离子水10L的制造所需时间为20分钟，结果这种情形的消耗电力量（用于制造10L所需的电力量）在实施例3中为833Wh，可知能够缩减到现有方法中的消耗电力量1800kWh的“2分之1以下”（更正确地“46.2%”）。

再有，实施例7中的消耗电力量为1167Wh，为实施例3的约1.4倍，此外，实施例8中的消耗电力量为1333Wh，为实施例3的约1.6倍。当然，实施例7、8与实施例3相比，pH增高，但其增加量与消耗电力量的增加量相比，可以很小。而且，考虑如果pH为“12”以上，能够期待作为碱离子水的充分的功能，则认为对于通电条件，实施例3～6的范围（第1电解池的电流：5～15安培、第2电解池的电流：15～20安培、合计值：25～30安培）是最适合的。

此外，实施例1～8的碱离子水的pH在制造后经过了3个月的时刻，也与制造时几乎没有变化。因此，确认采用该方法制造的碱离子水与采用现有方法制造的碱离子水同样地，能够长期持续稳定的pH值。

附图标记的说明

1：离子水的制造装置、

10：电解槽、

10A：第1电解槽、

10B：第2电解槽、

20：电解池、

20A：第1电解池、

20B：第2电解池、

21：电解隔膜、

21a：法兰、

24：盖体、

24c～24e：贯通孔、

26：栓体、

27A，27B：注水管、

28A，27B：排水管、

31：阴极、

32：阳极、

31a：引线端子、

31b：引线、

32a：引线端子、

50：输送泵

Claims (1)

1.离子水的制造方法，是使用将由有底圆筒状的电解隔膜、配置在其内侧的阴极和配置在上述电解隔膜的外侧的阳极构成的电解池配置在电解槽的内侧，将辅助电解质投入上述电解隔膜的外侧，同时将原料水导入上述电解隔膜的内侧，通过向上述阴极和阳极通电而使原料水电解的离子水制造装置制造离子水的方法，其特征在于，

上述离子水制造装置具有相互独立的第1电解槽和第2电解槽作为上述电解槽，同时具有第1电解池和第2电解池作为上述电解池，

将上述第1电解池配置在上述第1电解槽内，将上述第2电解池配置在上述第2电解槽内，

在上述第1电解池和第2电解池分别安装有注水管和排水管，同时利用配置于第1电解池的注水管的输送泵，将第1电解池的电解隔膜内生成的碱离子水定量地、连续地输送到第2电解池的电解隔膜内，

在向上述第1电解池和第2电解池通电的电流合计成为25～30安培的范围内，将向上述第1电解池通电的电流设定为5～15安培范围内的任意的值，并且将向上述第2电解池通电的电流设定为15～20安培范围内的任意的值而进行通电。

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