JP2003053345A - 電解水生成装置 - Google Patents
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Abstract
ることを可能とする電解水生成装置を提供すること。 【解決手段】 原料水導入口と電解水導出口とを有する
電解槽、前記電解槽内に設けられ、陰極板が配置された
還元水生成室、前記電解槽内に設けられ、陽極板が配置
された酸性水生成室、前記還元水生成室と酸性水生成室
とを仕切る隔膜、および前記電解槽内に設けられ、前記
原料水が前記陰極板および前記陽極板との接触を長く維
持するように作用する流路規制手段を具備し、前記陰極
板と陽極板との間隔は、0.1mmないし3mmである
ことを特徴とする。
Description
係り、特に、優れた洗浄効果および殺菌効果を有する電
解水を効率よく生成することを可能とする電解水生成装
置に関する。
のが知られている。例えば、特開2001−07094
1号公報には、生成された電解水を貯水するバッチ式の
電解水生成装置が開示されている。この電解水生成装置
はバッチ式であるため、電解水を連続して取り出すこと
が出来ず、大量の電解水を得るためには装置を大型化し
なければならないという問題がある。
には、使用しない方の電解水を更に電解することにより
除菌水を生成する電解水生成装置が開示されている。こ
の電解水生成装置は、いずれにせよ2種類の電解水を必
ず生成するものであり、一方の電解水を効率よく生成す
ることは可能ではない。
には、酸性水を得るためのものであって、アルカリ水を
中和剤により中和して原料水タンクに戻す電解水生成装
置が記載されている。しかし、この装置は、アルカリ水
の中和による循環使用に手間がかかるという問題があ
る。
問題があるとともに、生成効率が低く、また生成された
電解水も洗浄・殺菌効果等において満足すべきものでは
なかった。
事情の下になされ、洗浄・殺菌効果が優れた電解水を効
率よく得ることを可能とする電解水生成装置を提供する
ことを目的とする。
め、本発明は、原料水導入口と電解水導出口とを有する
電解槽、前記電解槽内に設けられ、陰極板が配置された
還元水生成室、前記電解槽内に設けられ、陽極板が配置
された酸性水生成室、前記還元水生成室と酸性水生成室
とを仕切る隔膜、および前記電解槽内に設けられ、前記
原料水が前記陰極板および前記陽極板との接触を長く維
持するように作用する流路規制手段を具備し、前記陰極
板と陽極板との間隔は、0.1mmないし3mmである
ことを特徴とする電解水生成装置を提供する。
成装置によると、電解槽内に流路規制手段が設けられる
とともに、陰極板と陽極板との間隔が、0.1mmない
し3mmと非常に狭くされているため、極めて高効率
で、大量の電解水の連続的生成が可能であり、かつ、生
成された電解水、特にアルカリ還元水は、非常に洗浄力
および殺菌力が高いため、様々な用途への洗浄、殺菌・
除菌に使用することが出来る。
生成室および酸性水生成室は、それぞれ原料水導入口お
よび電解水導出口を有し、還元水生成室および/または
酸性水生成室は、利用に供されない還元水または酸性水
を循環させる循環系を備えるものとすることが出来る。
還元水および酸性水のいずれか一方を使用のため回収
し、他は循環させることが出来るため、いずれか一方の
電解水を高率良く生成することが可能である。
および陽極板に接続される電源の極性を一定時間ごとに
逆転させる手段を備えることが出来る。
れる電源の極性を一定時間ごとに逆転させる手段を動作
させることにより、陰極板および陽極板の表面に付着し
たスケールを効果的に除去することが出来、陰極板およ
び陽極板の寿命を長くすることが出来るとともに、電解
水を安定して生成することが出来る。陰極板および陽極
板から剥離したスケールを含有する水は、電解槽内から
高率よく排出される。
水中に、炭酸カルシウム、炭酸水素ナトリウム、塩化ナ
トリウム、および塩化カリウムからなる群から選ばれた
添加剤と、ゼオライトまたは粘土からなる充填剤とを含
む成形体を焼成して得た基材を収容することが出来る。
中に収容することにより、焼成体から添加剤が徐々に原
料水中に溶け出すので、常時、添加剤を導入する操作を
行う必要がなくなり、簡易な操作での原料水への添加剤
の添加が可能である。
ットとして、複数ユニットが接続されてなる、ユニット
化電解水生成装置とすることが出来る。
等に応じて、任意のユニット数でユニットを接続するこ
とにより、所望の特性の電解水を数種類同時に、特性を
維持しつつ大量に生成することが可能である。
て、図面を参照して説明する。
解水生成装置を示す断面図、図1(b)は電解水導出部
近傍を示す断面図、図2(a)は図1の側面図、図2
(b)は導入出部を表わす平面図である。
る電解水生成装置の主要部をなす電解水生成槽1は、隔
膜2により酸性水生成室3とアルカリ還元水生成室4に
分離されており、酸性水生成室3内には陽電極板5が、
アルカリ還元水生成室4内には陰電極板6が、それぞれ
隔膜2を介して対向して配置されている。
7,酸性水生成室導出口8を、アルカリ還元水生成室4
は、アルカリ還元水生成室導入口9,アルカリ還元水生
成室導出口10をそれぞれ具備している。
水生成室4内には、それぞれに導入された原料水が陰極
板および前記陽極板との接触を長く維持するように作用
する流路規制手段が配置されている。図2(a)では、
アルカリ還元水生成室4内の流路規制手段4aのみが図
示されている。
は、図2の4aのような均等蛇行状および不均等蛇行
状、うず巻状(円形、角形)、波形状、または電極面に
対して垂直方向での凹凸による接触変化などを用いるこ
とが出来る。
1を介して、陰電極板6は陰極側電源接続ターミナル1
2を介して、それぞれ電解用直流電源13に接続されて
いる。なお、図中、参照符号5aは陽電極の位置を、2
は隔膜の位置をそれぞれ示す。
成装置において、陽電極板5および陰電極板6の電極材
料としては、電解により電極間で電子移動が活発に行わ
れ、酸化され易いため、チタン等の酸化されにくい素材
を選び、その表面に白金やイリジウム等の貴金属を被覆
することが望ましい。電源の極性を切り替える場合があ
るため、陰電極板5および陽電極板6ともに同様の被覆
を施すことが望ましい。
は、水溶液の成分が流入し易い(イオン交換され易い)
ように、エキスパンドまたは丸穴、十字穴、角穴のほ
か、スリット状の長穴が形成されたものがよい。
0.1mmないし3mmである。下限が0.1mmであ
るとは、ほぼ隔膜の厚さ程度ということであり、従っ
て、各電極と隔膜との間隔は、0でもよく、即ち、各電
極と隔膜とは接触していてもよい。
越えると、一定電圧による場合、著しく電流が低下する
とともに、電解力が低下する。電圧をより高くすれば解
消されるが、あらゆる面で不経済となり、好ましくな
い。
は、電解水の使用目的に応じて、各種イオン交換膜、即
ち、陽イオン交換膜または陰イオン交換膜を選定するこ
とが出来、また、使用頻度等に応じて、適宜膜厚を選択
することが出来る。
る場合には、陽イオン交換膜を、酸性電解水を主として
使用する場合には、陰イオン交換膜を用いることが、電
解効率の点から望ましい。
れる電解用直流電源は、定電流式電源である。この定電
流式電源によると、電源入力時は設定された電流値を常
時維持し、安定した電解状態を保持することが出来る。
また、電極表面へのスケールの付着などによる抵抗の増
加に対しても、自動電圧上昇により設定された電流値を
維持する機能を有し、また電極の劣化による電流の減少
にも同様に対応することが出来る。例えば、定電流設定
値を12Aとし(定電流設定値は設定可変可能)、電圧
制御範囲を0〜40Vとすることが出来る。
2に示すような、隔膜2により酸性水生成室3とアルカ
リ還元水生成室4に分離された電解水生成槽1を1ユニ
ットとして、複数ユニットを接続して、即ちユニット化
して用いることが出来る。必要な電解水の特性(洗浄
力、殺菌・除菌力等)や、必要な生成量に応じて、例え
ば、5ユニット、20ユニットの接続が可能である。接
続は、直列でも並列でもよい。
水の取出し位置を、例えば直列ユニットの5ユニット
目、10ユニット目、15ユニット目等、適宜設定する
ことにより、1つの装置で用途に応じた数種類の電解水
を適宜取出すことが出来る。
トからなる装置に比べ、4ユニットを直列に接続した装
置を用いた場合のほうが、より高いpH値のアルカリ電
解水を生成することが出来、また電解水の生成量を増や
しても十分に高いpH値のアルカリ電解水を生成するこ
とが出来た。
れる原料水には、種々の添加剤を添加することが出来
る。この場合、添加剤を原料水中に直接添加するのでは
なく、添加剤、例えば炭酸水素ナトリウムをゼオライト
や粘土等の充填剤と混合して成形し、焼成し、例えば3
mm〜10mm程度の径の粒体とし、これを貯水槽また
は流路に投入しておく方法を採ることも出来る。上記粒
体を貯水槽または流路に投入することにより、粒体中の
炭酸水素ナトリウムは徐々に原料水中に溶け出すので、
添加剤を原料水中に常時添加し続ける方法に比べ簡単な
方法で、同等の添加効果を得ることが出来る。
上記焼成体を収容するハウジングを取付け(交換し易い
ように、カートリッジとすることが望ましい)、原料水
をハウジング内に導入して、添加剤を含有させた後、電
解水生成装置に導入する方式を採ることも可能である。
との混合比率を適宜変えることにより、原料水への添加
剤の添加量を調整することが出来る。
ことにより、焼成体の一回の投入で長期間、投入の必要
がないため、従来の水溶液の形で添加する方式に比べ、
大幅に手間を省くことが出来る。
図7を参照して説明する様々なモードで使用される。
使用される配管を表わし、黒く塗りつぶされているバル
ブは、各モードで開閉動作されるバルブを示す。図3〜
図7において、電解水生成装置として、3つのユニット
1a、1b、1cが配置され、その上流側に、水溶液貯
水槽14および貯水槽17が配置されていて、それぞれ
ポンプ16,18および導入流路切替バルブ19a,1
9bを介してユニット1a、1b、1cに接続されてい
る。
基材15aを収容する添加剤容器15から、添加剤含有
水が供給される。
生成水貯水槽導入バルブ20aおよび生成水貯水槽導入
流路切替バルブ21aを介して、生成水吸水バルブ22
aおよび生成水貯水槽23aに接続され、ユニット1a
の酸性水導出側は、生成水貯水槽導入バルブ20bおよ
び生成水貯水槽導入流路切替バルブ21bを介して、生
成水吸水バルブ22bおよび生成水貯水槽23bに接続
されている。
ルブを示し、25a,25bはリターン水オープンバル
ブを示す。
示す。このモードでは、アルカリ還元水は、ユニット1
a,1b,1cのアルカリ還元水導出側から導出され、
第一給水システム(イ)、第二給水システム(ロ)、第
三給水システム(ハ)にそれぞれ供給され、使用に供さ
れる。一方、酸性水は、リターン水として循環される。
示す。このモードでは、電極に印加される極性が反転さ
れ、その結果、電極に付着していたスケールが除去さ
れ、スケールを含有する水がドレインバルブ24a,2
4bを介して排出される。
還元水単独使用モード このモードにおける電解水生成装置のフロー図を図5に
示す。このモードでは、アルカリ還元水は、ユニット1
a,1b,1cのアルカリ還元水導出側((1)のモー
ドにおける酸性水導出側)から導出され、第一給水シス
テム(イ)、第二給水システム(ロ)、第三給水システ
ム(ハ)にそれぞれ供給され、使用に供される。一方、
酸性水は、リターン水として循環される。
ド このモードにおける電解水生成装置のフロー図を図6に
示す。このモードでは、アルカリ還元水は、ユニット1
a,1b,1cのアルカリ還元水導出側から、酸性水
は、ユニット1a,1b,1cの酸性水導出側から、そ
れぞれ第一給水システム(イ)、第二給水システム
(ロ)、第三給水システム(ハ)にそれぞれ供給され、
使用に供される。
示す。このモードでは、酸性水は、ユニット1a,1
b,1cの酸性水導出側から導出され、第一給水システ
ム(イ)、第二給水システム(ロ)、第三給水システム
(ハ)にそれぞれ供給され、使用に供される。一方、ア
ルカリ還元水は、リターン水として循環される。
明の効果をより具体的に説明する。
段を備えない電解水生成装置Aと、流路規制手段を備え
た電解水生成装置Bとを以下のように構成した。
するように、仕切壁(厚さ3mm)を電極横方向に18
mm間隔で7箇所配置し、電極としては、チタン素材の
表面に白金を被覆した、寸法200×90mm、厚さ1
mmのものを用いた。
て、1ユニットと、これを2個直列に接続した2ユニッ
トを用いて、電解水を生成し、それらのpH値および酸
化還元電位(ORP)値を測定した。その結果を下記表
1に示す。なお、原料水としては、pH6.9〜7.
1、ORP+288〜+319mV、水温19.3〜2
0.5℃のものを用いた。図8(a)は電解水生成装置
A内の電極面における流体の流れ、図8(b)は電解水
生成装置B内電極面における流体の流れをそれぞれ示
す。図8(b)において、参照符号31は、流路規制手
段を示す。
路規制手段を備える電解水生成装置Bでは、流路規制手
段を備えない電解水生成装置Aに比べ、陰極室における
アルカリ水のpHが高く、ORP値が低く、陽極室にお
ける酸性水のpHが低く、ORP値が高いことがわか
る。
ろ、流路規制手段を備える電解水生成装置Bでは、安定
した数値が得られたが、流路規制手段を備えない電解水
生成装置Aでは、数値に或る程度のバラツキが見られ
た。
同様の傾向が見られ、流路規制手段を備える電解水生成
装置Bのより顕著な効果が認められた。
制手段を備えることにより、電解水の生成を安定して行
うことが出来るとともに、より良質の電解水を得ること
が出来ることがわかる。
で、電解時間によるpH値の変動を比較する実験を行っ
た。
へ、毎分2リットルの水道水(pH6.8)を導入し、
酸性水生成室側は、循環ポンプにて水を循環した。この
場合、焼成体を用いない場合(試験例A)と、酸性水生
成室側配管経路中に焼成体を収容する容器を設置し、焼
成体と循環水が接触するようにした場合(試験例B)と
で、それぞれ電解時間ごとのpH値を、それぞれの導出
口からサンプルを採取して測定した。
後、5分後、15分後、30分後にpH値を測定し、次
いで逆電解を行い、同様に、電解直後、1分後、5分
後、15分後、30分後にpH値を測定し、更に正電解
を行い、電解直後、1分後、5分後、15分後、30分
後にpH値を測定した。その結果を下記表2に示す。
リウム)と充填剤(ゼオライト)とを、添加剤2:充填
剤8の割合で混合して得た、粒径5mmの粒状体2kg
を用いた。
を用いた場合(試験例B)には、焼成体を用いない場合
(試験例A)に比べ、pH値が高い値(アルカリ性)で
安定していることがわかる。また、逆電解時において
は、焼成体を用いた場合(試験例B)には、焼成体を用
いない場合(試験例A)に比べ、pH値が低い値(酸
性)で安定していることがわかる。
場合には、高い機能の電解水(高pHのアルカリ還元
水、低pHの酸性水)を安定して得られることがわか
る。
正電解時には焼成体から+イオンが溶け出すが、逆電解
時には溶け出した+イオンは焼成体に吸収されるので、
焼成体の効果が長期にわたり安定した状態で用いること
が可能である。
により、電解水を生成した。まず、水10リットル当り
20gの炭酸ナトリウムを溶解した水道水をタンクに収
容し、ポンプにて電解水生成装置の陽極室に送水し、電
解処理後は再びタンクに戻した。陰極室へは陽極室とほ
ぼ同量の水道水を送水し、電解水(アルカリ水)を生成
した。なお、生成したアルカリ水のpHは10.20で
あった。
行い、流体の電極接触距離は1.92mであった。、以
上のようにして得たpH10.20のアルカリ水40リ
ットルを用い、衣類の洗濯試験を行った。即ち、通常の
洗剤を用いてはシミが除去出来なかった、3種類の子供
の下着(白、色物、柄物)を、全自動洗濯機(三洋電機
社製)により6分間洗濯した。
たシミを、完全に除去することが出来た。また、本試験
ではあえてすすぎを行わず、そのまま乾燥させ、乾燥後
の状態を観察したところ、洗剤が残留した場合のような
ごわごわ感は見られなかった。
物の変色もなく、臭いも認められなかった。
として、正電解にて生成された、高洗浄力を有するアル
カリ水を使用し、濯ぎ水として、逆電解にて生成され
た、除菌・消臭効果を有する酸性水を使用した例を示
す。
5〜20リットルの流量で洗濯機に貯水した。次いで、
洗濯機により洗濯を行いながら、洗濯槽内の水を電解槽
に戻し、更に電解を行った。洗濯終了後、洗濯水を排水
し、脱水を行った。
20リットルの流量で洗濯機に貯水した。次いで、洗濯
機により洗濯を行いながら、洗濯槽内の水を電解槽に戻
し、更に電解を行った。
酸性リターンタンクから送水し、リターンタンク内の水
量が一定のレベル(満水の約1/3)に減少した場合、
バルブを水道水に切り替え、電極も極性切替を行った。
酸性水による濯ぎの終了後、濯ぎ水を排水し、脱水を行
った。
うことにより、洗濯用のアルカリ水と、濯ぎ用の酸性水
の生成効率が向上し、電解槽のコンパクト化、および低
コスト化が可能となる。また、酸性循環タンクの水道水
も一回の洗濯ごとに入れ替わり、アルカリ水生成効率も
改善され、電極洗浄逆洗ドレンも省略することが出来る
ので、電極洗浄排水の無駄を省くことが出来るという、
様々な効果が得られる。
即ち、生成された、それぞれ約15リットルの電解水
(アルカリ水、酸性水)を、所定時間後(5分後、10
分後、20分後)に電解槽に戻し、更に20分間(想定
洗濯時間)、電解を行い、それぞれの電解水のpHを測
定した。その結果、下記の値を得た。
濯中に更に電解を行うことにより、pHを更に上げる
(下げる)ことが可能である。また、その分、電極槽の
数を少なくすることが出来るとともに、生成効率を向上
させることが出来、かつ低コスト化を図ることが出来
る。
電解水生成装置によると、電解槽内に流路規制手段が設
けられるとともに、陰極板と陽極板との間隔が、0.1
mmないし3mmと非常に狭くされているため、極めて
高効率で、大量の電解水の連続的生成が可能である。本
発明の電解水生成装置により生成された電解水、特にア
ルカリ還元水は、非常に洗浄力および殺菌力が高いた
め、様々な用途、例えば衣類、調理器具、食器、食品、
産業用部品、トイレ便器、建造物外壁等の極めて広範囲
にわたる洗浄、殺菌・除菌に使用することが出来るた
め、その利用価値は極めて高い。
す断面図。
生成装置のフロー図。
解水生成装置のフロー図。
使用モードにおける電解水生成装置のフロー図。
電解水生成装置のフロー図。
のフロー図。
れおよび電解水生成装置B内電極面における流体の流れ
をそれぞれ示す図。
4・・・アルカリ還元水生成室、5・・・陽電極板、6・・・陰
電極板、7・・・酸性水生成室導入口、8・・・酸性水生成室
導出口、9・・・アルカリ還元水生成室導入口、10・・・ア
ルカリ還元水生成室導出口、11・・・陽極側電源接続タ
ーミナル、12・・・陰極側電源接続ターミナル、13・・・
電解用直流電源。
Claims (5)
- 【請求項1】原料水導入口と電解水導出口とを有する電
解槽、前記電解槽内に設けられ、陰極板が配置された還
元水生成室、前記電解槽内に設けられ、陽極板が配置さ
れた酸性水生成室、前記還元水生成室と酸性水生成室と
を仕切る隔膜、および前記電解槽内に設けられ、前記原
料水が前記陰極板および前記陽極板との接触を長く維持
するように作用する流路規制手段を具備し、前記陰極板
と陽極板との間隔は、0.1mmないし3mmであるこ
とを特徴とする電解水生成装置。 - 【請求項2】前記還元水生成室および酸性水生成室は、
それぞれ原料水導入口および電解水導出口を有し、前記
還元水生成室および/または酸性水生成室は、利用に供
されない還元水または酸性水を循環させる循環系を備え
ることを特徴とする請求項1に記載の電解水生成装置。 - 【請求項3】前記陰極板および陽極板に接続される電源
の極性を一定時間ごとに逆転させる手段を備えることを
特徴とする請求項1または2に記載の電解水生成装置。 - 【請求項4】前記原料水中に、炭酸カルシウム、炭酸水
素ナトリウム、塩化ナトリウム、および塩化カリウムか
らなる群から選ばれた添加剤と、ゼオライトまたは粘土
からなる充填剤とを含む成形体を焼成して得た基材が収
容されていることを特徴とする請求項1ないし3のいず
れかの項に記載の電解水生成装置。 - 【請求項5】請求項1〜4のいずれかの項に記載の電解
水生成装置を1ユニットとして、複数ユニットが接続さ
れてなる、ユニット化電解水生成装置。
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CN110028135A (zh) * | 2019-04-25 | 2019-07-19 | 郑州大学 | 一种用于分离净化水体有机物的微电解填料及应用 |
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- 2002-08-06 KR KR1020020046303A patent/KR20020068318A/ko not_active Application Discontinuation
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