JP2000117256A - 電解水生成装置 - Google Patents

電解水生成装置

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JP2000117256A
JP2000117256A JP10288392A JP28839298A JP2000117256A JP 2000117256 A JP2000117256 A JP 2000117256A JP 10288392 A JP10288392 A JP 10288392A JP 28839298 A JP28839298 A JP 28839298A JP 2000117256 A JP2000117256 A JP 2000117256A
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water
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anode
electrode
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Yuji Tsukita
祐二 槻田
Koji Oshima
功治 大島
Hironori Hatono
広典 鳩野
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Toto Ltd
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    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/34Treatment of water, waste water, or sewage with mechanical oscillations
    • C02F1/36Treatment of water, waste water, or sewage with mechanical oscillations ultrasonic vibrations
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C02F1/461Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電極近傍の気泡や、電極表面に化学物質が固
着することを効率よく防止し、それを維持することがで
きる電解水生成装置を提供する。 【解決手段】 陽極と陰極の二種類の電極を有し、水の
電気分解によりアルカリ性水、酸性水を生成するための
電解槽を有する電解水生成装置において、前記電極と機
械的に接続された超音波発振装置を備えることとした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、陽極と陰極の二種
類の電極を有し、水の電気分解によりアルカリ性水、酸
性水を生成するための電解槽を有する電解水生成装置に
おいて、前記電極と機械的に接続された超音波発振装置
を備えることを特徴とする電解水生成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】水には酸性水とアルカリ性水とがあり、
弱酸性水は肌(皮膚)のpHに近いために刺激が少な
く、美容によいとされ、アルカリ性水は健康に良いため
料理等に用いると良いとされる。
【0003】このように、使用目的によって要求される
水の性質は異なるものであるが、これらの目的を同時に
達成するための装置として、いわゆるアルカリイオン水
生成器が上市されており、近年の水質の悪化に伴い、そ
の売れ行きは増加している。
【0004】従来のいわゆるアルカリイオン水生成器
は、陽極と陰極の2枚の電極を備えた電解槽を有し、水
の電気分解によって陰極付近ではアルカリ性水、陽極付
近では酸性水を生成することができるものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のような
アルカリイオン水生成器においては問題がある。すなわ
ち、電気分解に伴い酸素ガスや水素ガス等のガスの泡
(気泡)が発生するため、この気泡が電極表面付近に貯
留すると電解質の移動が妨げられるため、電流の流れが
非常に悪くなり、結果として電気分解効率が悪化してく
る。また、原水中に特にカルシウム、マグネシウム等の
硬度成分が含まれている場合には、水の電気分解の際
に、陰極に炭酸カルシウムなどの成分が徐々に生成さ
れ、これが陰極に強力に固着したままとなってしまうた
めに、電気分解効率が甚だ悪くなるという問題があっ
た。
【0006】これらの問題を解決すべく、特開平8−8
9967号では、電解槽内の電極配置領域に水を介して
超音波を照射可能に超音波発振器を設ける装置を提案し
ている。
【0007】しかし、上記特許技術には問題がある。す
なわち、特開平8−89967号では、電極配置領域内
の水が高周波で振動して、この振動エネルギーにより陽
極、陰極を覆う気泡を脱離するものであるが、上記電極
間には電気分解により発生したガスや水流により生成し
た気泡、さらに電気分解時のジュール熱により生成する
気泡等が存在する。水に向けて照射された超音波は電極
に到達する前に気泡で乱反射され、電極表面に到達する
超音波の割合は非常に小さくなってしまう。また非電気
分解時に超音波を照射し電極表面に付着した化学物質を
除去する場合においても、照射された超音波のうち、電
極以外の部位に吸収される割合が高い。したがって水に
対して超音波を加え、振動させるのは効率が悪く、高出
力の超音波発振器が必要となってしまうため、装置が大
がかりになるし、電力コストも大きくなるという問題が
あった。
【0008】本発明は、上記従来の技術を解決するもの
である。すなわち、電極近傍の気泡や、電極表面に化学
物質が固着することを効率よく防止し、それを維持する
ことができる電解水生成装置を提供するものである。
【0009】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】上
記課題を解決するためになされた本発明は、陽極と陰極
の二種類の電極を有し、水の電気分解によりアルカリ性
水、酸性水を生成するための電解槽を有する電解水生成
装置において、前記電極と機械的に接続された超音波発
振装置を備えることとした。
【0010】陽極と陰極の二種類の電極を有し、水の電
気分解によりアルカリ性水、酸性水を生成するための電
解槽を有する電解水生成装置において、前記電極と機械
的に接続された超音波発振装置を備えることによって、
水の電気分解時の効率を良好に維持することができる。
【0011】すなわち、電極と機械的に接続された超音
波発振装置を使用することによって、電気分解に伴い酸
素ガスや水素ガス等のガスの泡(気泡)が発生後に、こ
の気泡が電極表面付近に貯留し電解質の移動が妨げら
れ、電流の流れが非常に悪くなり、結果として電気分解
効率が悪化してくることを効率的に防止することでき
る。
【0012】これは、電極と超音波発振装置が機械的に
接続されており、超音波発振装置から直接に電極に対し
て超音波を伝達させることにより、効率よく超音波が電
極に伝わり、その結果、陽極、陰極付近に貯留する上記
気泡を脱離することができるためである。
【0013】また本発明によって、原水中にカルシウ
ム、マグネシウム等の硬度成分が含まれている場合であ
っても、水の電気分解の際に、陰極に炭酸カルシウムな
どの成分が生成され、これが陰極に強力に固着してしま
い、電気分解効率が甚だ悪くなるという問題がなくな
る。
【0014】これは、電極と超音波発振装置が機械的に
接続されており、超音波発振装置から直接に電極に対し
て超音波を伝達させることにより、効率よく超音波が電
極に伝わり、その結果、特に陰極に付着する炭酸カルシ
ウムなどの化学物質を電極に付着させにくく、また付着
しても電極から超音波の振動によって容易に脱離させる
ことができるためである。
【0015】さらに、通常電気分解の反応律速である電
極表面の拡散速度を上げることができ電気分解反応速度
を向上させる効果も有する。
【0016】本発明の好ましい態様においては、前記電
極電極の機械共振周波数と超音波発振装置の発振周波数
を一致させていることを特徴とする。
【0017】超音波発振装置より発生する超音波は電解
槽中の電極へ伝わるが、電極の形状によりその振動の大
きさは異なり、電極形状、サイズをかえその共振周波数
を超音波の周波数を一致させることにより電極の振動量
を大きくとることが可能になる。
【0018】例えば電極形状が直方体の場合、直方体の
縦、横、厚みの少なくとも一つを、電極中を伝達する超
音波の半波長の整数倍とすることにより、共振させるこ
とができる。
【0019】以上により、電極の振動量を大きくとるこ
とが可能になり、電極表面の気泡、化学物質等の付着を
抑制でき、水の電気分解時の効率を良好に維持すること
ができる。
【0020】
【発明の実施の形態】以上説明した本発明の構成・作用
を一層明らかにするために、以下本発明の好適な実施例
について説明する。
【0021】図1は本発明を達成するための第一の実施
形態に係る装置の例で、電解槽を図示したものである。
原水である水道水1を配管2を通じて電解槽3に導入す
る。このとき図1の如く水道水は陽極4付近の陽極室5
と、陰極6付近の陰極室7のそれぞれに適当な量だけ導
入される。
【0022】図1では、陽極室5と陰極室7とは隔膜8
によって分けられているが、隔膜8は必ずしも必要では
なく、必要に応じて設置される。
【0023】陽極4、陰極6にはそれぞれ絶縁体11が
接続して設置されており、さらに絶縁体11に接続され
て超音波発振装置17の電極12が設置されている。絶
縁体11と陽極4、絶縁体11と陰極6、絶縁体11と
発振装置の電極12とは接着剤により接着されており、
この絶縁体11としては接着剤の塗布性が良く、陽極
4,陰極6,電極12との背着力が高いものが用いられ
ている。二つの電極12と13の間には超音波振動子1
6が存在しており、一方の電極12ともう一方の電極1
3との間には交流電圧が印加されるように配線14と交
流電源15が接続され、これにより電気分解中に超音波
発振装置に電圧を印加することが可能である。また、絶
縁体11は超音波の伝達率が高く、発振装置との界面で
超音波の反射率の低い材質が好適である。異材種同士の
接続面での超音波の反射率は、それぞれの音響インピー
ダンスから計算され、音響インーピーダンスの差が大き
いほど反射率が高くなる。一般に樹脂は音響インピーダ
ンスがセラミックスや金属に比べて小さいので、超音波
振動子16にセラミックスを用いる場合には、絶縁体1
1も音響インピーダンスの近いセラミックスを用いるの
が望ましい。
【0024】陽極室5と陰極室7にそれぞれ導入された
水は、電気分解によって、陽極室5で酸性水が、陰極室
7でアルカリ性水が、それぞれ生成される。このとき、
交流電源15から電極12と電極13とに電圧が印加さ
れることによって、超音波振動子16が超音波を発生
し、発生した超音波は絶縁体11を介して陽極4と陰極
6とに直接伝達される。
【0025】伝達された超音波は、陽極4、陰極6とい
った電極付近において電気分解に伴って発生する酸素ガ
スや水素ガス等のガスの泡(気泡)が電極表面付近に貯
留することを防止することができる。
【0026】また、伝達された超音波は、特に陰極に付
着する炭酸カルシウムなどの化学物質を電極に付着させ
にくくすることができる。
【0027】さらに、通常電気分解の反応律速である電
極表面の拡散速度を上げることにより電気分解反応速度
を向上させる効果も有する。
【0028】超音波の出力電力は、電解槽3のサイズに
合わせて決定される。すなわち、交流電源15からの印
加電圧を適当に調整することによって、電解槽3内の陽
極室5、陰極室7全体が振動するための適当な電力を発
生させることができる。また超音波の周波数は特に問わ
ないが数10kHz〜数100kHzが適していると思
われる。超音波発振装置から超音波を放射するタイミン
グとしては電気分解中だけでなく、非電気分解中におい
ても電極12,電極13に固着した化学物質を除去で
き、高い電気分解効率を長期に渡って維持する効果を有
する。
【0029】以上のように適当な電力で超音波を直接電
極に伝達することによって、水の電気分解時に電極近傍
の気泡や、電極表面に化学物質が固着することを効率よ
く防止し、それを維持することができるため、高い電気
分解効率を甚だ長期間にわたって維持し、酸性水、アル
カリ性水を生成することができる。
【0030】図2は図1における電解槽3の断面であ
る。陽極4付近の陽極室5と、陰極6付近の陰極室7の
間に隔膜8が存在し、導入された水道水は陽極室5また
は陰極室7を通る。陽極4と陰極6とにはそれぞれ絶縁
体11が接続して設置されており、さらに絶縁体11に
接続されて電極12が設置されている。電極12に隣接
した超音波振動子16には電気分解された水が通じる穴
が開けられているため、通水に支障はない。
【0031】このような構造にすることによって、陽極
4と陰極6とは互いに絶縁され、かつ一つの超音波振動
子で二つの電極に対して超音波を印加する事ができ、装
置が簡便化するため非常に幸便でありる。
【0032】図3は本発明の他の実施形態であり、図4
はその断面図である。実施例1と同様に水道水1が陽極
4,陰極6間で電気分解される。超音波発振装置17は
流路に対して側面方向に陽極4,陰極6と密着(接着)
して設けられており、絶縁体のような超音波の反射物を
設けていないため超音波発振装置17からの振動を効率
的に陽極4,陰極6に伝達できるように構成されてい
る。なお、超音波発信装置の電極12は、電解槽の陽極
4,陰極6との接続部分には設置されていないので、超
音波発振装置の電極12と、電解槽の陽極4および陰極
6は電気的に絶縁されている。
【0033】陽極4および陰極6の長さlは電極中を伝
達する超音波の半波長の整数倍に設定されており、それ
ぞれの電極4,6は共振しその振動量を大きくとること
が可能となっている。本構成では超音波発振装置17に
は穴があいている必要は無い。
【0034】このように、電解槽の陽極4および陰極6
が共振する構成とすることにより、超音波発振装置17
のエネルギーを最も効率よく陽極4,陰極6へ伝達する
ことが可能となり、それにより電極表面を長期に渡り清
浄に保つことが可能となる。
【0035】
【発明の効果】以上説明した如く本発明によれば、本発
明の電解水生成装置を用いることによって、電極近傍の
気泡や、電極表面に化学物質が固着することを効率よく
防止し、それを維持することができる電解水生成装置を
利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明における電解水生成装置の概略図。
【図2】 本発明における電解水生成装置の断面概略
図。
【図3】 本発明における他の実施例の電解水生成装置
の概略図。
【図4】 本発明における他の実施例の電解水生成装置
を上側から見た概略図。
【符号の説明】
1…水道水 2…配管 3…電解槽 4…陽極 5…陽極室 6…陰極 7…陰極室 8…隔膜 11…絶縁体 12,13…電極 14…配線 15…交流電源 16…超音波振動子 17…超音波発振装置 20…水道水の流れる方向
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4D037 AA02 BA26 BB01 CA04 4D061 DA03 DB07 EA02 EB01 EB04 EB39 ED15 GC20

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 陽極と陰極の二種類の電極を有し、水の
    電気分解によりアルカリ性水、酸性水を生成するための
    電解槽を有する電解水生成装置において、前記電極と機
    械的に接続された超音波発振装置を備えることを特徴と
    する電解水生成装置。
  2. 【請求項2】 前記電極の機械共振周波数と超音波発振
    装置の発振周波数を一致させていることを特徴とする電
    解水生成装置。
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