JP2003080251A - 電解水製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 酸性水とアルカリ水とを十分に混合でき、混
合液から出てくる微量の塩素ガスに対しても耐性のある
構造をした電解水製造装置を提供する。 【解決手段】 電解槽１１の電解水取出口からのサンプ
リング液が第１液槽６１に導かれ、しごきポンプ７３、
７４によって、塩化ビニール製の第２液槽６７ａに導か
れる。第２液槽６７ａの外部にエアーポンプ７２ａが設
けられ、そのエアーポンプ７２ａからのバブリングパイ
プ７１ａとしごきポンプ７３、７４からの配管をバンド
６６で束ね、第２液槽６７ａの中央部にセットされ、バ
ブリングによって強制攪拌され、周辺部からフィルタ６
９ａを介して混合液が測定部３０に送られる。そして、
各配管にはフッ素樹脂チューブなどの吸引チューブ６
４、６５、６８ａ及びバブリングパイプ７１ａが用いら
れる。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、医療や食品産業、
農業などの分野で用いられる電解水製造装置に係わり、
特に、その生成された強酸性水に含まれる次亜塩素酸の
濃度をモニタする電解水製造装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】電解水製造装置は、含塩素水を電気分解
することによって、陽極側に強酸性水を、陰極側に強ア
ルカリ水をそれぞれ生成するものである。水が塩素を含
んでいるとき、陽極側で発生する強酸性水には、殺菌能
力を有する次亜塩素酸が含まれる。特に、水に塩化ナト
リウムや塩化カリウム等を加えて電気分解を行なった時
に、陽極側で発生する強酸性水は、次亜塩素酸を数１０
ｐｐｍ含み、低ｐＨ（２．５〜３．０）、高ＯＲＰ（酸
化還元電位を表すＯＲＰが＋１１００ｍＶ程度）を示
し、強力な殺菌効果を持つことが知られている。そこで
生成された強酸性水は、医療の分野では、病院での手指
消毒、院内感染を起こすＭＲＳＡの殺菌などに効果ある
ものとして用いられ、食品産業では厨房機器の消毒、殺
菌、水産加工業での魚の殺菌、Ｏ−１５７の殺菌などに
用いられている。また、農業の分野では、塩化カリウム
を添加した水を電気分解して得た強酸性水をハウス栽培
（メロン、野菜、梨、花など）の病原菌の消毒、稲もみ
の殺菌などに用い、これにより農薬の使用量を少なくし
環境に優しい農業を目指す動きがある。 【０００３】図３に従来の電解水製造装置を示す。電解
水製造装置は、電解水生成部１０と測定部３０とその測
定部３０に測定用の混合液を送るための混合部６０とか
ら構成される。電解水生成部１０は電解槽１１を備えて
おり、この電解槽１１には、バルブ１６を通じて塩化ナ
トリウムを約２０ミリモル添加された水道水が導入され
る。隔膜１５を挟んで配置される陽極１２と陰極１３と
の間に直流電圧源１４が接続される。陽極１２側に生じ
た強酸性水は、強酸性水取出口１７から取り出され、陰
極１３側に生じた強アルカリ水は、強アルカリ水取出口
１８から取り出され、これらは殺菌、洗浄などの本来の
用途に用いられる。さらに、これらの取出口１７、１８
には、測定用の分岐が設けられ、それぞれバルブ２１、
２２を通じて測定のために強酸性水の一部と強アルカリ
水の一部が取り出される。 【０００４】このようにサンプリングされる強酸性水と
強アルカリ水は、混合部６０の第１液槽６１の液槽６
２、６３の各々に導かれた後、第２液槽６７に導かれて
混合される。第１、第２の２つの液槽６１、６７はとも
に大気開放型の液槽であり、酸性水に対する耐性から、
たとえば塩化ビニール系の材料で構成される。第１液槽
６１はそれぞれ独立した液槽６２、６３を有する２槽式
であり、各液槽６２、６３は大きな面積の大気開放（上
面）を有する。液槽６２、６３の各々には導入口と排出
口とが備えられ、導入口から導入された強酸性水と強ア
ルカリ水はこれらの各液槽６２、６３に一旦貯えられ
る。 【０００５】電解槽１１において生成される強酸性水は
塩素ガスと酸素ガスとを含み、強アルカリ水は水素ガス
を含んでおり、ともに多量の気体を含んだ気液混合体と
なっている。これらの液中の気泡は、その大きさが最大
直径１０ｍｍにも達するものから１ｍｍ以下のものまで
さまざまである。このような強酸性水と強アルカリ水
は、電解槽１１から水道水などの原水に近い圧力で導き
出されてくるが、上面に広面積大気開放を持つ液槽６
２、６３に、各々導入され一旦貯水されて大気圧に戻さ
れるため、直径が２ｍｍ〜１０ｍｍ程度の大きな気泡は
ただちに崩壊し、気泡中に閉じ込められていた気体は周
囲の大気中に放散される。そこで、吸引チューブ６４、
６５を液槽６２、６３の各々に差し込んでそれらの上澄
み液を吸引すれば、大きな気泡の除去された強酸性水お
よび強アルカリ水を取り出すことができる。この吸引チ
ューブ６４、６５は塩化ビニール系チューブやフッ素樹
脂チューブなどからなり、独立したしごきポンプ７３、
７４を用いることによって、それぞれ所定の流量で強酸
性水と強アルカリ水とを吸引し、第２液槽６７に導くこ
とができる。 【０００６】この第２液槽６７は第１液槽６１と同様に
上面が開放された大気開放型の液槽となっている。そし
て、この第２液槽６７にはフィルタ６９を備えた塩化ビ
ニール系あるいはフッ素樹脂などの吸引チューブ６８の
先端が差し込まれている。この吸引チューブ６８内の液
体は、しごきポンプ７５によって所定の流量で吸引され
る。こうして吸引された混合液は、所定の流量で光学的
な測定部３０のフローセル３１に送られる。 【０００７】この第２液槽６７には、攪拌用のモータ７
２により回転する攪拌子７１が設けられ、これによっ
て、導入された強酸性水と強アルカリ水とが強制的に攪
拌・混合され、強酸性水と強アルカリ水とが十分に混合
される。この攪拌子７１は、モータ７２の回転軸の先端
に平板状のプロペラを取付けたものなどが用いられ、吸
引チューブ６４、６５の先端と、吸引チューブ６８の先
端との中間に配置される。 【０００８】第１液槽６１から吸引される強酸性水およ
び強アルカリ水にはそれぞれ口径１ｍｍ以下の細かい気
泡が多数混在しているが、吸引チューブ６４、６５の通
過中に結合を繰り返して口径１〜２ｍｍ前後の気泡に成
長する。混合液にはこれらの気泡が含まれているが、第
２液槽６７に導入されることによって、気泡は大気中に
放散させられる。吸引チューブ６８によって、このよう
に混合液が吸引されるので、比較的小さな気泡の除去さ
れた状態の混合液を測定部３０に送ることができる。 【０００９】ここでは吸引チューブ６８の先端に細かい
メッシュのフィルタ６９が取付けられているため、気泡
や析出塩類等を吸引チューブ６８内に吸引することがな
い。すなわち、第２液槽６７の混合液中に残っていた直
径１〜２ｍｍほどの気泡は、フィルタ６９を突き抜ける
ことができずに大気中に放散させられてしまう。このフ
ィルタ６９としては、たとえばフッ素樹脂やナイロンな
どの樹脂や、木綿布などの布類、あるいは、ろ紙などの
紙類などが用いられる。 【００１０】測定部３０は、混合液が送られる石英ガラ
スなどからなるフローセル３１と、これを挟むように配
置された光源３２と、フォトセル３６と、フォトセル３
７とを備える。光源３２は、たとえばキセノンフラッシ
ュランプや重水素ランプなどが用いられる。この光はフ
ローセル３１を透過し、石英板などのビームスプリッタ
３３で２分割されてフォトセル３６、３７に導かれる。
フォトセル３６、３７には、光学フィルタ３４、３５が
取付けられ、一方の光学フィルタ３４は、主透過波長２
９２ｎｍの干渉フィルタからなり、他方の光学フィルタ
３５は４００ｎｍ以上の長波長域の光を通すバンドパス
フィルタ（あるいはシャープカットフィルタ）などが用
いられる。フォトセル３６、３７はたとえばＳｉフォト
セル等からなり、検出信号（電気信号）がそれぞれ測光
電気回路（図示しない）に送られ吸光度への変換が行わ
れ、さらに２つの吸光度の差を求める演算および次亜塩
素酸濃度への変換のための演算処理が行なわれる。すな
わち、波長２９２ｎｍの光に対する吸光度と、４００ｎ
ｍ以上の長波長の光に対する吸光度との差が求められ
る。この吸光度差は、混合比に対応する補正ファクター
を乗算することによって、次亜塩素酸濃度に変換された
後、表示装置などでその濃度が表示される。 【００１１】 【発明が解決しようとする課題】従来の電解水製造装置
は以上のように構成されているが、電解水の次亜塩素酸
濃度を測定するためには、酸性水とアルカリ水を混合す
ることが必要である。従来の装置では第２液槽６７の上
部にモータ７２を設け、その回転軸の先端にプロペラ状
の攪拌子７１を設け、酸性水とアルカリ水を混合してい
る。攪拌・混合は十分にできるが、構造上モータ７２の
回転軸に取付けられている攪拌子７１がスムースに回転
するために、その回転軸と受け側に隙間を設けている。
この隙間を通って混合液から出てくる微量の塩素ガスが
モータ７２側に侵入し、４ヶ月以上の長期間の使用で、
回転軸などが塩素ガスで腐食され、回転不良を起こし、
最終的に回転しなくなるという問題があった。このため
混合方式に関して、第２液槽６７の中央部に仕切りを設
けたりして、構造を変化させて行ってみたが、塩素ガス
による回転部分の腐食を抑制することができず、また、
酸性水とアルカリ水は化学的な性状はもちろんのこと、
粘性などの物理的な性状も異なりうまく混合することが
できないという問題がある。 【００１２】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであって、酸性水とアルカリ水とを十分に混合す
ることができ、混合液から出てくる微量の塩素ガスに対
しても耐性のある構造をした電解水製造装置を提供する
ことを目的とする。 【００１３】 【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の電解水製造装置は、２つの電極を備えそれ
ぞれの電極に正・負の電圧を加えることにより含塩素水
を電気分解することのできる電解槽と、両方の電極側か
らそれぞれ導かれた水が各々分離された各槽に導入され
る第１液槽と、その各槽の水をそれぞれ送液する第１、
第２の送液手段と、それら送液された水が貯蔵され、強
制攪拌することによりこれらを混合する第２液槽と、そ
の第２液槽の混合液を所定の流量で送液する第３の送液
手段と、その第３の送液手段で送液された混合液につい
て、波長２６０ｎｍ〜３３０ｎｍの範囲で光の吸収強度
を測定する測定手段とを備えた電解水製造装置におい
て、前記第１、第２の送液手段による配管と外部にエア
ーポンプを設けそのエアーポンプからの配管を前記第２
液槽にセットし、エアーによるバブリング強制攪拌を行
なうものである。 【００１４】本発明の電解水製造装置は上記のように構
成されており、サンプリングされた酸性水及びアルカリ
水送液用の第１及び第２配管と、第２液槽の外部にエア
ーポンプを設けそのエアーポンプからの配管とを第２液
槽の中央部にセットし、エアーによるバブリングで酸性
水とアルカリ水を強制攪拌し、周辺部から吸引チューブ
で混合液を測定部に送るものである。そのため、酸性水
及びアルカリ水送液用の第１及び第２配管とエアーポン
プからの配管とを電解液に対して耐性のあるチューブを
用いて、中央部でバブリングによって酸性水とアルカリ
水とを十分に混合することができる。 【００１５】 【発明の実施の形態】本発明の電解水製造装置の一実施
例を図１を参照しながら説明する。図１は本発明の電解
水製造装置のブロック模式図を示す。本電解水製造装置
は、軟水と塩水を混合して供給する原水供給部８０と、
原水を強酸性水と強アルカリ水に電気分解する電解水生
成部１０と、両電解水をサンプリングして貯水する個別
の液槽６２、６３を有する第１液槽６１と、個別の液槽
６２、６３からサンプリング液を送液するしごきポンプ
７３、７４からなる第１、第２送液手段と、送液された
電解水をエアーポンプ７２ａによってバブリング攪拌し
両液を混合する第２液槽６７ａと、その混合液を送液す
るしごきポンプ７５からなる第３送液手段と、その送液
された混合液の吸光光度を測定し次亜塩素濃度をモニタ
する測定部３０とから構成される。 【００１６】原水供給部８０は、軟水器８１からの軟水
と塩水タンク８２から送液ポンプ８３で送液された塩水
とをミキサ８４で混合し、塩化ナトリウムを約２０ミリ
モル添加された原水を電解槽１１に供給するものであ
る。電解水生成部１０は、原水供給部からバルブ１６を
介して原水が供給され、電解槽１１に隔膜１５と陽極１
２、陰極１３を設け、直流電圧源１４から直流電圧が印
加されて、含塩素水を電気分解し陽極１２側に強酸性水
と陰極１３側に強アルカリ水を生成するものである。強
酸性水取出口１７は、外部に設けられた酸性水タンク
（図示せず）に酸性水を供給するための取水口であり、
強アルカリ水取出口１８は、同じく外部に設けられたア
ルカリ水タンク（図示せず）にアルカリ水を供給するた
めの取水口である。 【００１７】第１液槽６１は、それぞれ独立した液槽６
２、６３を有する２槽式であり、各液槽６２、６３は大
きな面積の大気開放（上面）を有する。液槽６２、６３
の各々には導入口と排出口とが備えられ、導入口から導
入された強酸性水と強アルカリ水はこれらの各液槽６
２、６３に一旦貯えられる。電解槽１１において生成さ
れる強酸性水は塩素ガスと酸素ガスとを含み、強アルカ
リ水は水素ガスを含んでおり、ともに多量の気体を含ん
だ気液混合体となっている。これらの液中の気泡は、そ
の大きさが最大直径１０ｍｍにも達するものから１ｍｍ
以下のものまでさまざまである。このような強酸性水と
強アルカリ水は、電解槽１１から水道水などの原水に近
い圧力で導き出されてくるが、上面に広面積大気開放を
持つ液槽６２、６３に、各々導入され一旦貯水されて大
気圧に戻されるため、直径が２ｍｍ〜１０ｍｍ程度の大
きな気泡はただちに崩壊し、気泡中に閉じ込められてい
た気体は周囲の大気中に放散される。第１、第２の送液
手段は、混合部６０ａの吸引チューブ６４、６５と、独
立したしごきポンプ７３、７４とから構成される。吸引
チューブ６４、６５は塩化ビニール系チューブやフッ素
樹脂チューブなどからなり、独立したしごきポンプ７
３、７４を用いることによって、それぞれ所定の流量で
強酸性水と強アルカリ水とを吸引し、第２液槽６７ａに
導くことができる。 【００１８】第２液槽６７ａは、吸引チューブ６４、６
５の先端（電解水供給口６４ａ、６５ａ）と、吸引チュ
ーブ６８ａの先端との中間に配置され、しごきポンプ７
３、７４によって送液された電解水をエアーポンプ７２
ａによってバブリング攪拌し両液を混合するものであ
る。図２は、第２液槽６７ａの構造を示し、（ａ）は上
面から見た図を、（ｂ）は側断面を示す図である。吸引
チューブ６４、６５がしごきポンプ７３によりしごか
れ、電解液がその先端の電解水供給口６４ａ、６５ａか
ら第２液槽６７ａに導入される。 【００１９】第２液槽６７ａは、容器６７ｂと、その上
部に被せられた蓋６７ｃと、容器６７ｂの側面に設けら
れたオーバフロー液出口７０と、容器６７ｂの中央に、
外部に設けられたエアーポンプ７２ａからのエアーを導
くバブリングパイプ７１ａ、及び、しごきポンプ７３、
７４によって送液された電解水を導く吸引チューブ６
４、６５とを、バンド６６によって束ね挿入された配管
と、容器６７ｂの周辺部に挿入されたフィルタ６９ａを
備えた吸引チューブ６８ａとから構成される。 【００２０】容器６７ｂは、水道用の塩化ビニール製の
エンドキャップ等を用い、それに同じく塩化ビニール製
の蓋６７ｃが被せられ、その蓋６７ｃには、４本の２／
３インチΦのフッ素樹脂製チューブが貫通し、中央部に
ある３本のフッ素樹脂製チューブは、酸性水用、アルカ
リ水用、エアーバブリング用のものである。そして、そ
の３本のフッ素樹脂製チューブの先端は、容器６７ｂの
底面から約３ｍｍの位置にセットされ、その途中をバン
ド６６で束ねている。他の１本は、オーバフロー液出口
７０側にセットされ、酸性水とアルカリ水の混合水がフ
ィルタ６９ａを介して吸引チューブ６８ａで吸引され、
しごきポンプ７５によってフローセル３１に送られる。
ただし、バンド６６で束ねることは限定条件ではない。 【００２１】エアーポンプ７２ａは、第２液槽６７ａの
外部に設けられ、例えば、エアーの最大圧力は２００ｍ
ｍＨｇ程度以上で、最大吐出流量は１．５ｌ／ｍｉｎ程
度以上のものが用いられる。エアーポンプ７２ａは、電
源電圧ＤＣ３〜２４Ｖ、無負荷時の電流６０〜４００ｍ
Ａ程度の小型のものでよい。 【００２２】フィルタ６９ａは、吸引チューブ６８ａの
先端に取付けられた細かいメッシュ状のもので、例え
ば、フッ素樹脂やナイロンなどの樹脂や、木綿布などの
布類、あるいは、ろ紙などの紙類などが用いられる。そ
のため、気泡や析出塩類等を吸引チューブ６８ａ内に吸
引することがない。すなわち、第２液槽６７の混合液中
に残っていた直径１〜２ｍｍほどの気泡は、フィルタ６
９ａを突き抜けることができずに大気中に放散させられ
てしまう。 【００２３】第３の送液手段は、フィルタ６９ａを備え
た塩化ビニール系あるいはフッ素樹脂などの吸引チュー
ブ６８ａの先端が、第２液槽６７ａに差し込まれ、この
吸引チューブ６８ａ内の液体を、しごきポンプ７５によ
って所定の流量で吸引し、その吸引した混合液を、所定
の流量で光学的な測定部３０のフローセル３１に送るも
のである。 【００２４】測定部３０は、従来のものと同じで、混合
液が送られる石英ガラスなどからなるフローセル３１
と、これを挟むように配置された、光源３２と、ビーム
スプリッタ３３と、光学フィルタ３４を前面に設けたフ
ォトセル３６と、光学フィルタ３５を前面に設けたフォ
トセル３７とを備える。光源３２は、たとえばキセノン
フラッシュランプや重水素ランプなどが用いられる。こ
の光はフローセル３１を透過し、石英板などのビームス
プリッタ３３で一部を反射し、残りを透過して、フォト
セル３６、３７に導かれる。フォトセル３６、３７に
は、光学フィルタ３４、３５が取付けられ、一方の光学
フィルタ３４は、主透過波長２９２ｎｍの干渉フィルタ
からなり、他方の光学フィルタ３５は４００ｎｍ以上の
長波長域の光を通すバンドパスフィルタ（あるいはシャ
ープカットフィルタ）などが用いられる。フォトセル３
６、３７はたとえばＳｉフォトセル等からなり、検出信
号（電気信号）がそれぞれ電気回路（図示しない）に送
られ吸光度への変換が行われ、さらに２つの吸光度の差
を求める演算および次亜塩素酸濃度への変換のための演
算処理が行なわれる。すなわち、２波長測定法により、
波長２９２ｎｍの光に対する吸光度と、４００ｎｍ以上
の長波長の光に対する吸光度との差が求められる。この
吸光度差は、混合比に対応する補正ファクターとなり、
乗算することによって、次亜塩素酸濃度に変換された
後、表示装置などでその濃度が表示される。 【００２５】 【発明の効果】本発明の電解水製造装置は上記のように
構成されており、第１液槽６１のサンプリング液がしご
きポンプによって塩化ビニール製の第２液槽６７ａに導
かれ、外部にエアーポンプを設け、そのエアーポンプか
らの配管とサンプリング液配管を、第２液槽の中央部に
セットされ、両サンプリング液がバブリングによって強
制攪拌され、周辺部からフィルタを介して混合液が測定
部に送られる構造であり、各配管材料も酸性水・アルカ
リ水に対して耐性を有するフッ素樹脂などが用いられて
おり、従来のように攪拌子の回転軸の腐食問題等もな
く、中央部のバブリングによって、酸性水とアルカリ水
とを十分に混合することができる。

【図面の簡単な説明】 【図１】 本発明の電解水製造装置の一実施例を示す図
である。 【図２】 本発明の電解水製造装置の第２液槽を示す図
である。 【図３】 従来の電解水製造装置を示す図である。 【符号の説明】 １０…電解水生成部 １１…電解槽 １２…陽極 １３…陰極 １４…直流電圧源 １５…隔膜 １６、２１、２２…バルブ １７…強酸性水取出口 １８…強アルカリ取出口 ３０…測定部 ３１…フローセル ３２…光源 ３３…ビームスプリッタ ３４、３５…光学フィルタ ３６、３７…フォトセル ６０、６０a…混合部 ６１…第１液槽 ６２、６３…液槽 ６４、６５、６８、６８ａ…吸引チューブ ６４ａ、６５ａ…電解水供給口 ６６…バンド ６７、６７ａ…第２液槽 ６９、６９ａ…フィルタ ７０…オーバフロー液出口 ７１…攪拌子 ７１ａ…バブリングパイプ ７２…モータ ７２ａ…エアーポンプ ７３、７４、７５…しごきポンプ ８０…原水供給部 ８１…軟水器 ８２…塩水タンク ８３…送液ポンプ ８４…ミキサ

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０１Ｎ 21/33 Ｇ０１Ｎ 21/33 Ｆターム(参考） 2G057 AA01 AB01 AB03 AB06 AC01 AD01 AD17 BA05 BB02 2G059 AA01 BB04 DD05 DD12 EE01 FF04 GG10 HH02 HH03 HH06 JJ02 JJ03 JJ22 KK01 KK03 MM01 MM03 NN01 PP04 4D061 DA03 DB07 DB08 EA02 EB01 EB04 EB12 EB37 ED06 ED13 FA20 GA20 4G035 AB36 4G036 AC03

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】２つの電極を備えそれぞれの電極に正・負
   の電圧を加えることにより含塩素水を電気分解すること
   のできる電解槽と、両方の電極側からそれぞれ導かれた
   水が各々分離された各槽に導入される第１液槽と、その
   各槽の水をそれぞれ送液する第１、第２の送液手段と、
   それら送液された水が貯蔵され、強制攪拌することによ
   りこれらを混合する第２液槽と、その第２液槽の混合液
   を所定の流量で送液する第３の送液手段と、その第３の
   送液手段で送液された混合液について、波長２６０ｎｍ
   〜３３０ｎｍの範囲で光の吸収強度を測定する測定手段
   とを備えた電解水製造装置において、前記第１、第２の
   送液手段による配管と外部にエアーポンプを設けそのエ
   アーポンプからの配管を前記第２液槽にセットし、エア
   ーによるバブリング強制攪拌を行なうことを特徴とする
   電解水製造装置。