JP2003062568A

JP2003062568A - 電解水および電解水生成装置

Info

Publication number: JP2003062568A
Application number: JP2001255682A
Authority: JP
Inventors: Keijiro Kunimoto; 啓次郎國本; Shigeru Shirai; 白井　　滋; Takemi Oketa; 岳見桶田; Koji Oka; 浩二岡; Kazushige Nakamura; 一繁中村
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2001-08-27
Filing date: 2001-08-27
Publication date: 2003-03-04

Abstract

(57)【要約】【課題】家庭やオフィスなどに簡単に設置して使用で
き、洗浄力の優れた安全な電解水、およびその電解水生
成装置を提供する。【解決手段】陽極５６と陰極５７との間にイオン透過
性の隔膜５３が配置され、陽極室５４と陰極室５５とが
形成された電解槽５０と、少なくとも陽極室２２に電解
質６９溶液を入れて被電解水を電解したとき、陰極室２
３にpH１１．５〜１２．５でかつナトリウムイオン濃度
が１５０〜７００ppmのアルカリ水である電解水を生成
する。そして、家庭やオフィスなどに簡単に設置して使
用でき、洗浄力の優れた安全な電解水、およびその電解
水生成装置を提供することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被電解水を電気分
解して生成する高アルカリの電解水、およびその電解
水生成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電解水生成装置には、水道等の給水設備
に接続され、流水状態で電解を行い、酸性水やアルカリ
水を生成する流水式と、給水設備に接続しない簡易、低
コスト構造で水を滞留状態で電解するバッチ方式があ
る。流水方式では即座に電解水が取水できるメリットが
あるが、酸化力の強い酸性水や還元力の強いアルカリ水
を得ようとした場合、電極の大型化が必要となり大電力
が必要となるとともに複雑な構成が必要となり、装置全
体のコストアップとなる。一方、バッチ方式では滞留状
態で電解するため長時間にわたる電解が必要であるが反
面簡易な構成で上記酸性水やアルカリ水が得られやすい
特徴がある。

【０００３】従来この電位分解によって生成するpH値の
高いアルカリ水は洗浄力に優れるといわれており、特開
２０００−２８２０９４号公報に記載されているような
洗浄水があった。この洗浄水は、アルカリ性の電解水か
ら調整された脱脂洗浄水であって、洗浄水中のナトリウ
ムイオン濃度＋カリウムイオン濃度が０．２ミリモル／
リットル以上５ミリモル／リットル以下、塩素イオン濃
度が１ミリモル／リットル以下、pHを９以上１２以下と
して、特に鉄、鋼、銅、真鍮などの金属やプラスチッ
ク、セラミックなどの洗浄に用いると、表面に付着した
油分を剥離し、金属などの腐食や表面劣化がなく、有機
溶剤のような人体への悪影響も見られないとしている。

【０００４】しかし、これを一般の汚れ、例えば台所の
壁面に付着した油汚れや、ガラスや家具に付着するタバ
コのヤニなどを洗浄しようとすると、上記従来例に示さ
れる条件ではナトリウムイオンやカリウムイオンが不足
し、かつpH値も全体として低いため充分な洗浄力がある
とはいえない条件となっている。本発明者の実施したタ
イルに付着した油汚れの洗浄性能実験によるとpH１１．
５以下では充分な洗浄力があるといえない結果であっ
た。また、ナトリウムイオン濃度が１５０ppm（６．５
ミリモル／リットル）を切るとpHが１１．５以上であっ
ても同様に充分な洗浄効果が得られない結果となった。
さらに、従来例のような塩素イオン濃度を１ミリモル／
リットル（３５ppm）以下の低い電解水を生成するに
は、使用する被電解水にイオン交換水を用いたり、添加
する食塩の濃度を必要以上に下げたり、また流水による
電解を行わなければならなかった。このような食塩濃度
を下げた流水電解ではpH８からpH１０程度の電解水は容
易に生成できるが、洗浄性能の高いpH１１からpH１３の
アルカリ水を生成しようとすると電極に高電圧をかけて
大電流を流す必要がでてくる。そうすると装置が大掛か
りになったり、消費電力が大きくなったりするなどの問
題もある。

【０００５】このような電解水生成装置としては、流水
式においても効率良く電解水を生成できる例として特開
平１１−１２３３８１号公報に記載されているようなも
のがあった。この電解水生成装置は図９に示すように、
電解槽１に、カソード室２と中間室３とアノード室４の
３つの室を設け、そのカソード室２と中間室３およびア
ノード室４と中間室３は隔膜７、隔膜８によって隔てら
れ、カソード室２にはカソード電極５、アノード室４に
はアノード電極６が設置され、各電極５、６は直流電源
装置に接続してある。なお、１２はカソード室２で生成
した電解イオン水の貯槽で、循環ポンプ１３により電解
槽１のカソード室２へ循環供給する構成となっている。
そして貯槽１２内の電解イオン水が目的のpHと酸化還元
電位に達したら、バルブ１４を開いて電解イオン水を採
水するものである。

【０００６】しかしながら前記特開平１１−１２３３８
１号公報に記載された従来の構成では、アノード室４お
よび中間室３に電解質を含む水溶液を連続的に供給し続
けなければならず、実際に実用化しようとすると図１０
に示した特開平１１−１７９３５９号公報に記載されて
いるように、装置全体としては大型で複雑な構成とな
り、家庭やオフィスなどに設置して、手軽に使用するイ
メージとはほど遠いものであった。

【０００７】また流水式においても簡単な構成の例とし
て特開平１０−４７２号公報に記載されているようなも
のがあった。この電解水生成装置は図１１に示すよう
に、水道水や井戸水等の原水を通水する電解槽２１の内
部に対向して電極板２２、２３設け、この電解槽２１の
内部に塩水２４をポンプ２５によって添加する構成とな
っている。

【０００８】なお、２６は隔膜、２７は原水給水路、２
８は第１排水管、２９は第２排水管、３０は正逆電圧切
替器、３１は直流電源である。

【０００９】この構成において、原水給水路２７から原
水を電解槽２１内に流しながら、電解質である塩水（Ｎ
ａＣｌ）を陽極２２近傍に添加することで、原水の電気
抵抗を低くして電気分解時の電圧を低下させて電気分解
を効率よく安定化させる作用と、電気分解の陽極２２反
応により塩水の塩素イオンから塩素ガスが生成され、こ
の塩素ガスが原水に溶解することによって除菌力を有す
る次亜塩素酸（ＨＣｌＯ）を効率よく生成するよう作用
をする。

【００１０】しかし特開平１０−４７２号公報は、原水
の流量に比例して食塩の添加量を調整しなければ、原水
の塩分濃度が変化し安定した電解水生成ができない。そ
のために原水の流量調整や食塩の添加量制御など高度の
制御が必要となってしまう。

【００１１】また、隔膜近傍は主に原水が流れるため塩
水の濃度は高くならず、塩水のナトリウムイオンが陰極
２３側へ移動しにくい構成となっている。これは陰極水
のpHを上げたり、ナトリウムイオン濃度を高めるように
は作用しにくい。したがって、この陰極水を洗浄水とし
て利用するには適さない構成となっていた。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来の
課題を解決するもので、洗浄力に優れた安全な電解水
と、この電解水を生成し、家庭やオフィスなどに簡単に
設置して使用可能な電解水生成装置を提供することを目
的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、本発明の電解水生成装置は、陽極と陰極と
の間にイオン透過性の隔膜が配置され、この隔膜によっ
て陽極室と陰極室とが形成された電解槽と、少なくとも
前記陽極室に電解質を供給する電解質供給手段と、前記
陽極と陰極に電圧を印加して被電解水を電解する制御手
段とを備え、電気分解したとき、前記陰極室に生成され
る電解水がpH１１．５〜１２．５でかつ塩素イオン濃度
が５０〜２０００ppmのアルカリ水を生成するよう構成
としたものである。

【００１４】上記発明によれば、被電解水を電解したと
き、陽極室の電解質が電解により、イオン透過性の隔膜
を介してナトリウムイオンやカリウムイオンなどの陽イ
オンが主に陰極室に移行し、塩素イオンなどの陰イオン
は陽極室に移行する。そして、前記陰極室にpH１１．５
〜１２．５でかつ塩素イオン濃度が５０〜２０００ppm
ののアルカリ性の電解水が生成される。このようにして
生成された電解水は、油脂の鹸化や乳化作用および蛋白
質に対する加水分解作用を有し、家具や住宅建材表面な
どの洗浄水として利用できる洗浄力に優れ安全な電解水
である。

【００１５】

【発明の実施の形態】請求項１に記載の発明は、電気分
解により生成される電解水がpH１１．５〜１２．５でか
つ塩素イオン濃度が５０〜２０００ppmのアルカリ水で
ある。これは、アルカリ水のpHが１１．５以上になると
油脂の鹸化や乳化作用および蛋白質に対する加水分解作
用が顕著になるとともにＯＨ−イオンによる汚れへの浸
透作用や剥離作用が強まり洗浄力に優れた水となる。ま
た、pH１２．５以下のレベルであれば皮膚や粘膜に刺激
を与えることがないので安全である。さらに、前記の剥
離作用を阻害すると考えられる塩素イオンを実使用レベ
ルで低く抑えることで安定した洗浄力が容易に得られ
る。

【００１６】請求項２に記載の発明は、電気分解により
生成される電解水がpH１１．５〜１２．５でかつナトリ
ウムイオン濃度が１５０〜７００ppmのアルカリ水であ
ることにより、前記の油脂の鹸化や乳化作用および蛋白
質に対する加水分解作用が強いといわれるナトリウムイ
オンを適度に加えることで洗浄力がさらに向上する。

【００１７】請求項３に記載の発明は、電気分解により
生成される電解水がpH１１．５〜１２．５でかつナトリ
ウムイオンまたはカリウムイオン濃度と塩素イオン濃度
との比率が０．５以上のアルカリ水であることにより、
洗浄力向上要因であるナトリウムイオンまたはカリウム
イオンと洗浄力阻害要因である塩素イオンの構成比には
０．５を超えるところから洗浄力が充分に発揮される。

【００１８】請求項４に記載の発明は、請求項３記載の
電解水の塩素イオン濃度が２０００ppm以下とすること
により、前記の剥離作用を阻害すると考えられ流られる
塩素イオンを低く抑え、洗浄力向上要因であるナトリウ
ムイオンまたはカリウムイオンの構成比を０．５より多
くすることでより安定で高い洗浄力が得られる。

【００１９】請求項５に記載の発明は、請求項３記載の
電解水のナトリウムイオンまたはカリウムイオン濃度が
１５０〜７００ppmすることにより、油脂の鹸化や乳化
作用および蛋白質に対する加水分解作用が強いと考えら
れるナトリウムイオンやカリウムイオンを適度に設定
し、塩素イオンの構成比を低く抑えることでより安定で
高い洗浄力が得られる。

【００２０】請求項６に記載の発明の電解水生成装置
は、陽極と陰極との間にイオン透過性の隔膜が配置さ
れ、この隔膜によって陽極室と陰極室とが形成された電
解槽と、少なくとも前記陽極室に電解質を供給する電解
質供給手段と、前記陽極と陰極に電圧を印加して被電解
水を電解する制御手段とを備え、請求項１〜５のいずれ
か１項に記載の電解水を生成するものである。

【００２１】上記請求項６の発明によれば、陽極室内に
供給される被電解水に電解質が供給されるので、陽／陰
極間に電圧が印可されると電解質に含まれるイオンは電
気吸引力により電極と逆極性のイオンが隔膜を通過して
移動することとなる。したがって陽極室に導入された例
えばナトリウムイオンやカリウムイオンなどの陽イオン
は隔膜を経て陰極室へと即座に移動する。また塩素イオ
ンなどの陰イオンは陽極に吸引されるため陰極室への移
動は最小限にとどまる。そして請求項１から５で説明し
たように、このような電解水は洗浄力の優れたものであ
る。

【００２２】また、電解質を陽極室の被電解水内に供給
して電気分解する構成としたので、陽極と隔膜の間に流
れる電解質濃度は電解開始直後が最も濃く、被電解水と
電解質の混合が進む電解の終盤は均一化され薄くなる。
この電解質の電解作用は、例えば電解質に食塩などの塩
素化合物を用いた場合は、塩素イオンの陽極反応により
塩素ガスが発生し、食塩の濃度が高いほど多くの塩素ガ
スが発生する。そして塩素ガスは、電解水のpHが高いと
電解水に溶け込んで次亜塩素酸の状態で維持され外気に
塩素ガスを放散しにくいが、pHが下がってくると塩素ガ
スとしてそのまま外気に放散し始める。本発明によれば
陽極室内の電解水はpHが徐々に低下するが、pHの高い状
態の電解初期段階の電解質は高濃度で電解し、pHが下が
るにしたがって電解質濃度は混合されて低下するため、
電解中の塩素ガス等の有害ガスの発生が抑制できる。

【００２３】請求項７に記載の発明の電解水生成装置
は、請求項６に記載の電解質供給手段が、陽極室で電解
するのに適した濃度より高い濃度の電解質を収納する電
解質タンクと、前記高濃度の電解質を陽極室に供給する
供給手段より構成している。

【００２４】そして、供給手段によって電解質タンクの
電解質が、少なくとも陽極室の被電解水に供給されるの
で、手作業によって食塩水などを作製する必要がなく、
電解質濃度も安定するので所望のpH値やイオン濃度の電
解生成水が精度良く得られる。

【００２５】請求項８に記載の発明の電解水生成装置
は、請求項６または７に記載の電解質が、ナトリウムま
たはカリウムを含有する電解質としている。

【００２６】そして、ナトリウムイオンまたはカリウム
イオンの拡散によってイオン濃度を均一にするように作
用し、陽極、陰極間に電流が流れやすくなり、短時間に
効率的にpH値の高いアルカリ水が得られる。実験によれ
ば陽極室に電解質（ＮａＣｌ）を添加し５００ＣＣの水
を１．５Ａで１０分間電解することで陰極室にpH１２で
ナトリウムイオン濃度５００ppmのアルカリ水が得られ
た。このpH値の高いアルカリ水は油脂の鹸化や乳化作用
および蛋白質に対する加水分解作用を有し、家具や住宅
建材、電気製品などの表面の汚れを落とす洗浄力が高
く、手など皮膚についても安全な洗浄水として利用でき
る。

【００２７】請求項９に記載の発明の電解水生成装置
は、請求項６〜８のいずれか１項に記載の隔膜を、陽イ
オン交換膜としている。

【００２８】そして、隔膜を陽イオン交換膜とすること
で、ナトリウムイオンやカリウムイオンなどの陽イオン
を陽極室から陰極室へ移動させ、塩素イオンなどの陰イ
オンが陰極室に移動することを防ぐことができるためよ
り効率的に請求項１〜５に記載の電解水を得ることがで
きる。

【００２９】請求項１０に記載の発明の電解水生成装置
は、請求項６〜９のいずれか１項に記載の構成に電解槽
内の電解質濃度を検出する電解質検知手段を設け、前記
電解質検知手段の検出値に応じて電解条件を制御するも
のである。そして、電解質濃度が検出できるので、電解
質供給手段の故障や電解質の供給不足が検知できる。ま
た電解槽内の被電解水が不足している場合にも同電解質
検知手段が被電解水との接触状態の変化という形で捉え
られる。そこで異常を検知した場合は電解を中止させた
り、電解質濃度の大小によって電解時間や電解電流を調
整することで安定した電解水を生成することができる。

【００３０】請求項１１に記載の発明の電解水生成装置
は、請求項１０に記載の電解質検知手段の検出値が所定
値に達するまで電解質を供給するようにするもので、電
解質供給手段の供給量のバラツキを防止でき、毎回一定
の電解水を生成することができる。

【００３１】請求項１２に記載の発明の電解水生成装置
は、請求項１０または１１に記載の電解質検知手段の検
出値が所定範囲内の場合に電解可能とするもので、この
検出値が所定範囲から外れた場合は何か異常があると判
断して電解を中止し、所定範囲内であれば電解を行うよ
うにできる。したがって生成する電解水は所定範囲内の
安定したものとなる。

【００３２】請求項１３に記載の発明の電解水生成装置
は、請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の電解質検
知が、陽極と陰極間の電位または電流によりを検出する
ものである。この電極間の電位または電流は被電解水の
導電率と相関があり、電解質濃度と導電率にも相関があ
る。したがって電極間の電位または電流から電解質濃度
を容易に検出することができるので、電極と電解質検知
手段が兼ねられ構成が簡単になる。

【００３３】

【実施例】以下本発明の実施例について、図面を参照し
ながら説明する。

【００３４】（実施例１）図１は本発明の実施例１にお
ける電解水生成装置の構成図を示す。図２は本発明の第
１の実施例における制御手段の操作パネルを示す。図３
は本発明の第１の実施例における制御動作のタイムチャ
ートを示す。図４は本発明の第１の実施例における電解
水生成装置の外観図を示す。

【００３５】この実施例は電解水としてアルカリ水を採
取し、洗浄水として用いた場合を示す。最初に図１を中
心に説明する。同図において、５０は上端の給水口５１
を電解槽蓋５２により閉じると密閉状態となる電解槽で
あり、イオン透過性の隔膜５３によって陽極室５４と陰
極室５５が形成されており、各々陽極５６および陰極５
７が隔膜５３を介して対向は位置されている。電解槽５
０の下方には陽極水出口５８と陰極水出口５９が設けら
れ、陰極室５５の中水位部６０には電解した陰極水を取
り出す取出口６１が設けられている。

【００３６】電解槽５０の上方の給水口５１部には陽極
室５４から発生する有害ガスである塩素ガスを溶解処理
する液体保持手段６２が備えられており、この液体保持
手段６２は微細空隙を有するよう構成され、内部の空隙
に液体を浸透させて保持させている。ここでの液体と
は、電解槽５０に供給する被電解水は水道水や地下水で
あり以降、原水と記す。

【００３７】電解槽５０から発生するガスは液体保持手
段６２を通過して排気口６３から排気する。

【００３８】この間に酸素や水素ガスなど原水に溶解し
にくいガスは排気口６３から排出され、塩素ガスは液体
保持手段６２に含まれる原水に接触し溶解する。液体保
持手段６２の上面に原水を溜める凹状の溜まり部６４
と、底部には液体保持手段６２の底が原水に浸ることが
できる液溜まり部６５を設けている。

【００３９】液体保持手段６２は、耐塩素ガス素材であ
るポリエチレンを連続発泡の多孔体に成型したスポンジ
で構成している。

【００４０】電解槽５０への給水は使用者が電解槽蓋５
２を上方へ開き原水を注ぐ、このとき原水はいったん液
体保持手段６２の上面に広がった後、陽極室５４側に入
る。そして、陽極室５４が満水になり溢れ出した原水が
陰極室５５に注がれる構成となっている。

【００４１】なお、電解槽５０は装置本体の外側から内
部を目視確認できるように少なくとも一部が透明または
半透明の容器としている。ここでは電解槽５０を透明の
アクリルで成型し、電解槽５０の側壁を外側に臨ませる
構成としている。これにより、電解槽５０へ原水を給水
する際に水位が側面より確認できるため、使い勝手がよ
い。また、電解を長期間繰り返すと原水に含まれるスケ
ール成分が電極や隔膜さらに電解槽５０の内壁面に析出
してくるため、これを定期的に洗浄する必要があるが、
そのためのスケール付着状況や洗浄状態が目視確認でき
るので、メンテナンスが容易になる。

【００４２】６６は着脱自在のキャップ６７および電解
質床６８を有する電解質タンクであり、ここでは電解質
として食塩６９が充填されている。電解質タンク６６に
は陽極室５４に設けられた給水口７０からパルスポンプ
にてなる供給手段７１によって電解槽５０に入れられた
原水が導入路７２を経て電解質タンク６６の上方に送ら
れる。導入された原水は食塩６９を溶解して飽和食塩水
となり、電解質床６８および給液路７３を通じて電解質
供給口７４から電解質溶液が陽極室５４供給される構成
となっている。

【００４３】陽極室５４に供給される飽和食塩水は、原
水に対して比重が大きいため陽極室５４の底部に沈んで
溜まる。この底に溜まった状態の高濃度の食塩水は電解
を開始すると、陽極５６表面に発生する酸素や塩素ガス
が上昇する際の対流により陽極５６と隔膜５３の間に原
水と混合しながら誘引され、最終的には全てが混合され
た状態となる。

【００４４】ここで、給液路７３の電解質供給口７４近
傍には陽極室５４の原水の逆流を阻止する方向に逆止弁
７５Ａが設けられ、導入路７２の電解質タンク６６と供
給手段７１の間に、電解質タンク６６の食塩水が供給手
段７１に逆流するのを防止する逆止弁７５Ｂが設けられ
ている。また電解質供給口７４は電解質タンク６６の液
面７６よりも上方位置に設けることにより、電解質タン
ク６６内の飽和食塩水が落差により電解槽５０に流出す
るのを防いでいる。さらに電解質供給口７４と給水口７
０の配置高さは略同一にすることで、電解槽５０の原水
がない場合でも電解質タンク６６の出入口の落差をなく
し、電解質タンク６６内の水の流出を防止している。ま
た、給水口７０は陽極室５４底部に溜まる高濃度の食塩
水の滞留部より充分に上方とすることで、給水手段７１
に供給した食塩水が再び吸引されることがなので、食塩
による給水手段７１の腐食や固着が防止できる。

【００４５】なお、電解質タンク６６は装置本体の外側
から内部を目視確認できるように少なくとも一部が透明
または半透明の容器としている。ここでは電解質タンク
６６を透明のアクリルで成型し、電解質タンク６６の側
壁を外側に臨ませる構成としている。これにより、電解
質タンク６６内の食塩６９の量が外部から確認できるた
め、食塩補給など使い勝手がよくなる。

【００４６】陰極水取出口６１の下流には吐出手段７７
が設けられており、これを駆動することで吐出路７８を
通じて陰極水が吐出口７９から電解水容器８０に取水さ
れる。

【００４７】また陰極水出口５９と陽極水出口５８の下
流には、陰極水と陽極水を混合する混合手段８１が設け
られている。この混合手段８１は、排水路８２を通じて
陽極水と陰極水の混合しながら排出する開閉弁８３と、
この開閉弁８３の排水を貯める混合槽８４より成り、最
終的にこの混合槽８４により陰極水と陽極水は完全に混
合される。

【００４８】８５は操作パネル８６と制御回路８７と逆
電手段８８と直流電源８９から成る制御手段である。

【００４９】制御手段８５は、電解水容器８０の存在を
検知する容器検知手段９０の信号が制御回路８７に入力
され、容器検知手段９０によって容器が吐出口７９の対
向位置に存在する時のみ電解動作を行うように構成され
ている。

【００５０】さらに、制御手段８５は、電解槽５０に所
定量の原水（被電解水）を入れ、所定電解質濃度になる
ようにパルスポンプ７１で飽和食塩水を陽極室５４に供
給した後、所定電流を陽極５６と陰極５７との間に流す
ように所定時間通電することによって、陰極室５５で生
成される電解水をpH１１．５〜１２．５のアルカリ水に
すべく、前記所定時間通電後に自動的にその通電を停止
する構成である。

【００５１】また、制御手段８５は、陽極５６と陰極６
７への通電を停止した後、自動的に吐出手段７７である
ポンプを運転し、pH１１．５〜１２．５のアルカリ水を
陰極室５５から電解水容器８０に自動搬送して停止し、
表示ランプ１００（図２）やチャイム、ブザーなどの生
成報知手段で報知する構成である。

【００５２】さらに制御手段８５は、直流電源８９の電
圧を検知する電圧検知回路（図示せず）を有し、陽極室
５４に添加された食塩の量をこの電圧値から求める電解
質検知手段８７Ａを有している。陽極室５４に食塩が添
加されると陽極５６と陰極５７の間の導電率が添加量に
比例して上昇する。したがって、電極間に定電流を流す
と電位差として導電率が求まり、食塩の添加量を推定す
ることができる。

【００５３】４９は上記各構成要素を一体に収めて構成
する電解水生成装置本体で、図４に示すように電解水容
器８０を本体４９から取り外して、これに噴霧手段１２
０を装着して、使用できるようにしている。なお、この
噴霧手段１２０は電解水容器８０と一体に構成してもよ
い。このように一体に構成しているので、家庭やオフィ
スのどこにでも置けて、手軽に使用することができる。

【００５４】上記構成において次に動作、作用について
説明する。

【００５５】電解前に電解槽５０の電解槽蓋５２を開
け、所定水位まで原水を入れる。この時、液体保持手段
６２に原水を注ぐことにり、液体保持手段６２に原水が
浸透しながら電解槽５０内に流れ込む。そして、所定水
位に達し原水の供給を止めても、液体保持手段６２は上
面の溜り部６４に溜まった原水が徐々に液体保持手段６
２の内部に浸透してゆく。また、液体保持手段６２から
染み出してくる原水は、液溜り部６５に溜り、液体保持
手段６２を原水に浸す状態になるため、液体保持手段６
２は常に原水を保持できる。

【００５６】次に電解動作について図３に基づいて説明
する。電源スイッチ１０２が投入されると、まずパルス
ポンプ７１が所定時間ｔｐだけ駆動され、陽極室５４の
原水が導入路７２、逆止弁７５Ｂを経て電解質タンク６
６に送られる。電解質タンク６６は水密状態に構成され
ており、原水が導入されることにより飽和状態の食塩水
が電解質床６８、給液路７３、逆止弁７５Ａを経て電解
質供給口７４から陽極室５４内に所定量供給される。飽
和食塩水は陽極室５４内の原水より比重が大きいため陽
極室５４底部に溜まり、底部に電解質滞留部を形成す
る。

【００５７】次いで制御回路８７が動作して陽極５６と
陰極５７間に電圧が印加されて電気分解が始まる。この
時直流電源８９は定電流を供給し一定の電解水を生成で
きるようにしている。また逆電手段８８は通常の極性で
電解運転されるように陽極５６にはプラス極、陰極５７
にはマイナス極になるよう設定されている。

【００５８】ここで電気分解の開始直後の電極間の電圧
により電解質検知手段８７Ａが食塩の供給量を検知し
て、所定量より少ないと判定された場合は、パルスポン
プ７１を再度所定時間駆動し、電解質検知手段８７Ａが
食塩の供給量が所定値に達するまでこれを繰り返す。し
かし、複数回（例えば５回）繰り返しても所定値に達し
なければ、食塩補給ランプ１１２を点灯させて電解を中
断する。これは電解質タンク６６の食塩６９が空になっ
ていたり、パルスポンプ７１の故障が想定される場合に
発生する。

【００５９】そして正常に電気分解が開始された場合
は、この極性ので所定時間ｔｅだけ電気分解される。電
解時の陽極室５４では化式１に示した反応が生じて酸性
水が生成される。

【００６０】このとき陽極５６と陰極５７の対向面では
通電にともなって、電解ガスが発生する。陽極５６表面
では酸素と塩素ガスは発生し、このガスの上昇による対
流作用により陽極５６と隔膜５３の間に循環流が形成さ
れる。そして、この循環流の誘引作用により、陽極室５
４底部の電解質滞留部の高濃度食塩水が原水と混合しな
がら陽極５６と隔膜５３の間に流れ込む。したがって、
電解開始からしばらくの間に陽極室５４全体の食塩濃度
より濃い食塩水が陽極５６と隔膜５３の間に流れ、電解
の効率を高めるように作用する。

【００６１】（化式１）２Ｃｌ^-→Ｃｌ₂↑＋２ｅ^- Ｃｌ₂＋Ｈ₂Ｏ→ＨＣｌ＋ＨＣｌＯ２Ｈ₂Ｏ→Ｏ₂↑＋４Ｈ⁺＋４ｅ^- 一方、陰極室５５では化式２に示した反応が生じて水酸
基ＯＨ−を中和するためＮａ＋が隔膜２１を通過して移
動し、アルカリ水が生成される。

【００６２】（化式２）２Ｈ₂Ｏ＋２ｅ^-→Ｈ₂↑＋２ＯＨ^- Ｎａ⁺＋ｅ^-→Ｎａ２Ｎａ＋２Ｈ₂Ｏ→２ＮａＯＨ＋Ｈ₂↑ ここで、陽極室５４の陽極５６と隔膜５３の間に高濃度
の食塩溶液が供給されるので短時間にpH１１．５〜１
２．５の還元力の強いアルカリ水が得られる。すなわ
ち、陽極５６と陰極５７間に電圧が印可されると被電解
水に含まれるイオンは電気吸引力により陽／陰極５６、
５７と逆極性のイオンが隔膜５３を通過して移動するこ
ととなる。したがって陽極室５４に導入された食塩に含
まれるＮａイオンは隔膜５３を経て陰極室５５へと即座
に移動する。この結果、短時間にpH値の高いアルカリ水
が得られる。実験によれば約５００ＣＣの水を１．５ア
ンペアで１０分間電解することでpH１２でナトリウムイ
オン濃度５００ppmのアルカリ水が得られた。このナト
リウムイオン濃度の高いアルカリ水は油脂の鹸化や乳化
作用および蛋白質に対する加水分解作用を有し、家具や
住宅建材、電気製品などの表面の洗浄水として利用でき
る。

【００６３】また陽極室５４のみに食塩溶液が供給され
ることで陰極室５５には塩素イオン濃度の低いアルカリ
水が生成される。塩素イオンは洗浄力を阻害する因子と
なるため、陽極室５５のみに食塩溶液が供給することで
洗浄力の高いアルカリ水を生成できる。

【００６４】陰極室５５に生成されたアルカリ水は、所
定時間ｔｅ電解された後、直ちに吐出手段７７が予め設
定された時間ｔｏ駆動されて、陰極水取出口６１を経て
吐出路７８を通じて吐出口７９から電解水容器８０に注
入される。そして中水位部６０から上部のアルカリ水が
取り出される。これにより隔膜５３を介しての酸性水と
アルカリ水の浸透混入が防止でき、pH値の劣化が防止で
きる。なお、電解水容器８０には図４に示すように噴霧
手段１２０を装着して被洗浄面に直接スプレー噴霧して
使用することができる。

【００６５】次いで制御回路８７が逆電手段８８を動作
させて陽極５６と陰極５７間に逆極性、つまり陽極５６
側をマイナス極、陰極５７側をプラス極とする逆電位を
印加して電解する。この逆電位で所定時間ｔｒ印加され
る。

【００６６】この時陰極室５５の中水位部６０までの残
水と陽極室５４の陽極水とで逆極性の電気分解が行わ
れ、陽極水のpHが上がり、陰極水のpHが下がる。すなわ
ち両者ともに中性に近づくことになる。

【００６７】さらにこの逆電位の印加は、前回の電解に
よって陰極５７の表面に析出したスケール成分が酸化さ
れて洗浄される。すなわち、原水には各種のイオンが含
まれており、特にカルシウムイオンやマグネシウムイオ
ンなどの陽イオンは陰極室５５の水酸基と反応して水酸
化カルシウムや水酸化マグネシウムとなり、溶解限界を
越えると陰極５７や隔膜５３の表面に析出し、電解電流
の妨害因子となるが、この逆電運転を所定時間行うこと
で良好に洗浄されてスケール成分が分解され、電極の長
寿命化が実現できる。

【００６８】そして逆電位での印加が終わった段階で、
開閉弁８３を所定時間ｔｄ開き、陽極水と陰極水を混合
槽８４に排水させ混合する。この混合槽８４に貯まった
混合水は使用者が混合槽８４を本体４９から取り出して
捨て、空の混合槽８４を本体４９に戻して一連の運転は
終了する。

【００６９】上記のように本実施例の電解水生成装置
は、陽極５６と陰極５７との間にイオン透過性の隔膜５
３が配置され、この隔膜５３によって陽極室５４と陰極
室５５とが形成された電解槽５０と、陽極室５４及び陰
極室５５に被電解水を入れるとともに少なくとも陽極室
５４に同陽極室５４で電解するのに適した濃度より高い
濃度の電解質６９を供給して、陽極室５４内に供給した
高濃度の電解質６９を同陽極室５４の底部に溜めた状態
で、その一部を陽極室５４内で循環させつつ被電解水と
混合させて電解したとき、陰極室５４に生成される電解
水がpH１１．５〜１２．５のアルカリ水になった状態で
陽極５６と陰極５５７との間への通電を停止する制御手
段８５を備えた構成なので、被電解水を電解したとき、
陽極室５４の底部に溜められ状態の電解質が電解に伴な
う陽極室５４内の循環流により陽極５６と隔膜５３間に
誘引され、イオン透過性の隔膜５３を介してナトリウム
イオンが主に陰極室に移行する。そして、前記陰極室５
５にナトリウムイオン濃度の高いpH１１．５〜１２．５
のアルカリ性の電解水が生成される。このようにして生
成されたpH１１．５〜１２．５の電解水は、油脂の鹸化
や乳化作用および蛋白質に対する加水分解作用を有し、
家具や住宅建材表面などの洗浄水として利用できる洗浄
力に優れ安全な電解水である。

【００７０】なお図５に、本実施例の電解水生成装置で
生成した電解水の洗浄力評価試験を行った結果を示す。
なおこの試験における電解水は食塩供給量、電解時間、
電解電流を変更してpHを変化させた。この洗浄力評価試
験によると電解水のpHが１１．５以上の場合において洗
浄力ありと実感できる結果で、pH１１．２では不満足な
結果となった。ちなみにこの洗浄力評価試験方法は、市
販のタイルに油分を含む標準汚れを付着したテストピー
スに、電解水を所定量噴霧し、所定時間後にふき取り紙
の上に所定荷重を載せてスライドさせてふき取った後、
新品のタイルとふき取り後のタイルとの差を色差計で所
定ポイント測定して、定量評価する方法で洗浄率として
定量化するようにしたものである。洗浄率は１００％で
新品のタイルの状態まで洗浄できたことを示し、０％で
はまったく汚れが落ちなかったことを示す。この一連の
試験は常温（１５℃〜２５℃）の条件で行った。

【００７１】また（表１）に、本実施例の電解水生成装
置で生成した電解水の各安全性項目の確認試験を公的試
験機関にて行った結果を示す。

【００７２】

【表１】

【００７３】この安全性評価試験は、ウサギ・マウスを
使った試験で、○印は変化が認められなかったことを示
し、△印は軽微な刺激が認められたことを示す。なお、
−印の欄は試験を実施していない。この安全性評価試験
結果によると、pH１２．５の電解水は試験による変化が
認められなかった。眼粘膜刺激性試験に関しては、pH１
２．８の電解水をウサギの眼に点眼し、角膜・虹彩およ
び結膜の変化を確認するという試験方法で軽微な変化あ
りという判定結果の報告を受けた。

【００７４】上記の洗浄力評価試験および安全性評価試
験の結果から、pH１１．５〜１２．５のアルカリ性の電
解水については、洗浄力が優れ安全であるという結果を
確認できたが、pH１１．５未満の電解水は洗浄力に優れ
ているとは言い難く、pH１２．５を越えるの電解水は安
全であるとは言い難い。

【００７５】次に上記と同様に食塩供給量と電解時間を
変更して生成した電解水のナトリウムイオン濃度の違い
による陰極水の洗浄性能を求めた。本実施例では陽極室
５４に電解質６９を入れて電解するので、陰極室５５の
ナトリウムイオン濃度は食塩供給量、電解時間、電解電
流に比例して増加する。このナトリウムイオン濃度と洗
浄率の関係は図６に示すように、ナトリウムイオン濃度
が３００ppm近傍にピークがあり、ナトリウムイオン濃
度が１５０ppm以下または７００ppm以上では洗浄率が低
下して洗浄力に優れているとは言い難くなる。ナトリウ
ムイオンは油脂成分を加水分解してグリセリンや脂肪酸
など水に溶解しやすい成分に変えたり、脂肪酸と反応し
て脂肪酸石けんを生成するなど洗浄力を高める反応をす
る。したがってナトリウムイオンが低下すると洗浄力が
低下していまう。この洗浄率にピークができるのは電気
分解により陽極室５４から陰極室５５にナトリウムイオ
ンが移動する際に水も一緒に移動し洗浄阻害要因の塩素
イオンも一部移動するためと考えられる。このことから
ナトリウムイオン濃度が１５０ppmから７００ppmの電解
水は洗浄力に優れていることが確認できた。また、ナト
リウムイオン濃度が高すぎると家具や床などの素材を傷
める可能性がある点からも好ましくない。なお、ここで
は陰極水のpH値は１１．５から１２．５に調整してお
り、ナトリウムイオン濃度が１５０ppmから７００ppmの
範囲内でもpH値が１１．５を切る電解水では洗浄力が低
いことを実験的に確認している。

【００７６】なお、本実施例では電解質として食塩を用
いたが、これを塩化カリウムに代えても同様の効果が得
られる。すなわちナトリウムイオンの代わりにカリウム
イオンが同様の洗浄作用をする。

【００７７】次に、食塩供給量と電解時間を変更して生
成した電解水の塩素イオン濃度との違いによる陰極水の
洗浄性能について説明する。電気分解によって陽極室５
４から陰極室５５へ塩素イオンも移動することは記した
が、陰極室５５にも食塩を供給する場合も含めて塩素イ
オン濃度と洗浄率の関係の実験結果を図７に示す。ここ
での陰極水のpH値は１２．０から１２．２である。図の
ように陰極水の塩素イオン濃度が２０００ppmを超える
と洗浄率が低下して洗浄力に優れているとは言い難くな
る。ただし、水道水などの一般に使用される原水には数
ppmの塩素イオンが最初から含まれている。また陽極室
だけに食塩を添加してpH１１．５以上の陰極水を得よう
としても多少の塩素イオン陰極水に混入するため、５０
ppmレベルの塩素イオンは避けられない。しかも塩素イ
オン濃度をあえて５０ppm以下にしようとすると、原水
の導電率が低下し消費電力うが上がったり、原水にイオ
ン交換水を使用したり、また電解水を脱塩素処理をする
など不具合が発生する。そして当発明者の実験でもpH値
が１１．５以上であれば塩素イオンを５０ppm以下にし
ても洗浄力に優位差がないことが分かった。したがって
pH値が１１．５から１２．５でかつ塩素イオン濃度が５
０ppmから２０００ppmの電解水は洗浄力に優れているこ
とが確認できた。この塩素イオンの洗浄への阻害メカニ
ズムは解明していないが、ナトリウムイオンの加水分解
作用や鹸化作用を阻害するのではないかと考えられる。
したがって電解質である食塩は陽極室５４にだけ添加
し、陰極室５５への添加量は極力少ない方がよいことが
分かった。

【００７８】なお、本実施例の陽極室５４だけに食塩を
添加して電解した場合の、陰極水の塩素イオン濃度は５
００ppm以下となっており、より高い洗浄性能が得られ
た。

【００７９】次に、陽極室５４への食塩供給量と陰極室
５５への食塩供給量と電解時間を変更して生成した電解
水の、ナトリウムイオン濃度に対する塩素イオン濃度の
比率の違いによる陰極水の洗浄力について説明する。ナ
トリウムイオン濃度に対する塩素イオン濃度の比率（以
後イオン比と呼ぶ）」と洗浄率の関係を図８に示す。こ
こでの陰極水のpH値は１２．０から１２．２である。図
のようにイオン比が０．５以下では急激に洗浄率が低下
して洗浄力に優れているとは言い難くなる。このことか
らpH値は１１．５から１２．５でかつイオン比０．５以
上の電解水は洗浄力に優れていることが確認できた。な
お、このイオン比は洗浄力が更に高くなる１．０以上が
望ましい。

【００８０】上記結果からpH１１．５〜１２．５でかつ
塩素イオン濃度が２０００ppm以下で、イオン比が０．
５以上の陰極水は、各要因が複合的に作用してより洗浄
力が優れているといえる。また、pH１１．５〜１２．５
でかつナトリウムイオン濃度が１５０〜７００ppmで、
イオン比が０．５以上の陰極水の洗浄力も同様に優れて
いるといえる。

【００８１】また、イオン透過性の隔膜５３は陽極室５
４から陰極室５５にナトリウムイオンやカリウムイオン
などの陽イオンを透過し、塩素イオンなどの陰イオンの
透過を抑制する陽イオン交換膜が洗浄力に優れた電解水
を生成するのに優れている。

【００８２】また電解質６９を、ナトリウムまたはカリ
ウムを含有する電解質とすることより、ナトリウムイオ
ンまたはカリウムイオンの移動によって陽極５６と陰極
５７の間のイオン濃度を高くするように作用し、陽極５
６、陰極５７間に電流が流れやすくなり、短時間に効率
的にpH値の高いアルカリ水が得られる。このpH値の高い
アルカリ水は洗浄力が高く、手など皮膚についても安全
な洗浄水として利用できる。特に電解質６９を食塩とす
ることにより、一般の人が入手しやすく家庭でもオフィ
スでも使用しやすくできる。

【００８３】

【発明の効果】以上のように、請求項１〜５の電解水お
よび６〜１３の電解水生成装置によれば、簡単で小型な
構成で家庭やオフィスなどに簡単に設置して使用でき、
洗浄力の優れた安全な電解水、およびその電解水生成装
置を提供するできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１における電解水生成装置の構
成図

【図２】同実施例１における操作パネルの構成図

【図３】同実施例１における制御動作のタイムチャート

【図４】同実施例１における電解水生成装置の外観図

【図５】同実施例１における電解水のpHと洗浄力の関係
図

【図６】同実施例１における電解水のナトリウムイオン
濃度と洗浄力の関係図

【図７】同実施例１における電解水の塩素イオン濃度と
洗浄力の関係図

【図８】同実施例１における電解水の塩素イオン濃度に
対するナトリウムイオン濃度の比率と洗浄力の関係図

【図９】従来の電解水生成装置の構成図

【図１０】従来の電解水生成装置の概観図

【図１１】他の従来の電解水生成装置の構成図

【符号の説明】

５０電解槽５３隔膜５４陽極室５５陰極室５６陽極５７陰極６６電解質タンク６９電解質（食塩）７１供給手段（パルスポンプ）８５制御手段８７Ａ電解質検出手段

フロントページの続き (72)発明者桶田岳見大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者岡浩二大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者中村一繁大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内Ｆターム(参考） 4D061 DA03 DB07 DB08 EA02 EB02 EB05 EB13 EB19 EB37 EB38 EB39 ED13 GA06 GA21 GA30 GB07 GB18 GC06 GC15 GC18

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電気分解により生成される電解水がpH１
１．５〜１２．５で、かつ塩素イオン濃度が５０〜２０
００ppmのアルカリ水である電解水。
【請求項２】電気分解により生成される電解水がpH１
１．５〜１２．５で、かつナトリウムイオン濃度が１５
０〜７００ppmのアルカリ水である電解水。
【請求項３】電気分解により生成される電解水がpH１
１．５〜１２．５で、かつナトリウムイオンまたはカリ
ウムイオン濃度と塩素イオン濃度との比率が０．５以上
のアルカリ水である電解水。
【請求項４】塩素イオン濃度が２０００ppm以下のア
ルカリ水である請求項３記載の電解水。
【請求項５】ナトリウムイオンまたはカリウムイオン
濃度が１５０〜７００ppmのアルカリ水である請求項３
記載の電解水。
【請求項６】陽極と陰極との間にイオン透過性の隔膜
が配置され、この隔膜によって陽極室と陰極室とが形成
された電解槽と、少なくとも前記陽極室に電解質を供給
する電解質供給手段と、前記陽極と陰極に電圧を印加し
て被電解水を電解する制御手段とを備え、請求項１〜５
のいずれか１項に記載の電解水を生成する電解水生成装
置。
【請求項７】電解質供給手段は、陽極室で電解するの
に適した濃度より高い濃度の電解質を収納する電解質タ
ンクと、前記高濃度の電解質を陽極室に供給する供給手
段より成る請求項６項に記載の電解水生成装置。
【請求項８】電解質は、ナトリウムまたはカリウムを
含有する電解質とした請求項６または７項に記載の電解
水生成装置。
【請求項９】隔膜は、陽イオン交換膜とした請求項６
〜８のいずれか１項に記載の電解水生成装置。
【請求項１０】電解槽内の電解質濃度を検出する電解
質検知手段を有し、前記電解質検知手段の検出値に応じ
て電解条件を制御する請求項６〜９のいずれか１項に記
載の電解水生成装置。
【請求項１１】電解質検知手段の検出値が所定値に達
するまで電解質を供給する請求項１０に記載の電解水生
成装置。
【請求項１２】電解質検知手段の検出値が所定範囲内
の場合に電解可能とする請求項１０または１１に記載の
電解水生成装置。
【請求項１３】電解質検知手段は、陽極と陰極間の電
位または電流によりを検出する請求項１０〜１２のいず
れか１項に記載の電解水生成装置。