JP2003225669A - 電解水生成装置 - Google Patents
電解水生成装置Info
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Abstract
る塩素ガスを効率的に除去すること。 【解決手段】 陽極24と陰極25を備えるとともに塩
素イオンを含む水を電気分解して電解水を生成する電解
槽20と、電気分解中に発生する塩素ガスをアルカリ金
属化合物を用いて除去する反応槽(塩素ガス除去手段)
31とを有する電解水生成装置とした。これにより、電
気分解で発生した塩素ガスを含む気体が反応槽31に入
り、この内部に備えたアルカリ金属化合物と反応して分
解され、アルカリ金属の塩素化合物となるので、効率的
な塩素ガス除去が可能となるものである。
Description
態で電気分解して電解水を生成するバッチ式の電解水生
成装置に関し、特に電気分解で発生する塩素ガスを除去
可能な電解水生成装置に関するものである。
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可能であり、簡
易な構成で上記酸性水やアルカリ水が得られやすい。
るため、効率的に電解水を生成できる変わりに塩素ガス
の発生量も流水式に比較して多く、使用の際に不快感を
感じる場合がある。
としては、特開平7−136654号公報に記載されて
いるようなものがあった。
生成装置1は内部に電解槽2を備え、電極3を陰極、電
極4を陽極とし、これらの電極の間に隔膜5を配置して
いる。電解槽2には陰極で生成したアルカリ水を排水す
る流路6と酸性水を排出する流路7とが接続されてい
る。電気分解に用いる食塩水はタンク8に貯蔵してお
り、流路9で電解槽2と接続されている。また、流路9
には、タンク8の食塩水を電解水に送り込むポンプ10
と、電解槽2に送り込む食塩水と水道水を混合する混合
手段11を配置しており、流路12にある弁13とポン
プ10の動作を制御装置14で調節することで電解槽2
に送り込む食塩の濃度を調節している。
ており、電解槽2で生成した酸性水16はタンク15内
で貯蔵されている。そして、タンク15内の酸性水を使
用する場合には、バルブ17を開くことで、採取可能と
している。また、タンク15内に酸性水を貯蔵すること
によって、酸性水16から塩素ガスが発生し、この上側
の気相の塩素ガスが混合されている。そのため、タンク
15は塩素ガスを排出するための流路18と送風機19
が備えられている。
のバッチ式電解装置では、電解中ないし電解後に陽極か
ら発生する塩素ガスが外部に排出される構成では、発生
した塩素ガスは希釈するが、残ってしまうので、一般家
庭ならびに、気密性の高い空間や、狭い空間で使用する
と、雰囲気中の塩素ガス濃度が高くなり、使用者が不快
感を感じ易く、長時間の使用が不可能という課題があっ
た。
解水から発生する塩素ガスを効率的に除去する電解水生
成装置の提供を目的としている。
するため、陽極と陰極を備えるとともに塩素イオンを含
む水を電気分解して電解水を生成する電解槽と、電気分
解中に発生する塩素ガスをアルカリ金属化合物を用いて
除去する塩素ガス除去手段とを有する電解水生成装置と
したものである。これにより、電気分解により発生した
塩素ガスを含む気体が塩素ガス除去手段により、アルカ
リ金属化合物と反応し、分解されアルカリ金属の塩素化
合物となるので、塩素ガスが除去された気体が排出され
る。よって効率的な塩素ガス除去が可能となる。
は、陽極と陰極を備えるとともに塩素イオンを含む水を
電気分解して電解水を生成する電解槽と、電気分解中に
発生する塩素ガスをアルカリ金属化合物を用いて除去す
る塩素ガス除去手段とを有する構成にしたので、電気分
解で発生した塩素ガスを含む気体が塩素ガス除去手段に
より、アルカリ金属化合物と反応して分解され、アルカ
リ金属の塩素化合物となる。よって、装置を使用してい
る雰囲気中の塩素ガス濃度が上昇することが無いので、
快適に使用できる。
は、特に、請求項1に記載の電解槽内に、隔膜を介して
陽極を備えた陽極室と、陰極を備えた陰極室とを形成し
ている。一般的に、隔膜を用いた電解では、陽極室のp
Hが低く(pH3以下)なるので、溶存している塩素化合
物が塩素ガスとなって発生しやすく、塩素臭いが強くな
る傾向があるので、塩素ガス除去手段がより効果を発揮
するものである。
置は、請求項1または2に記載の発明に加え、アルカリ
金属化合物を備えた塩素ガス除去手段を、電解槽上方の
開口部に設けているので、発生した塩素ガスのほとんど
が塩素ガス除去手段と接触する。よって、電気分解で発
生した塩素ガスを含む気体が塩素ガス除去手段に入り、
この内部に備えたアルカリ金属化合物と反応して分解さ
れ、アルカリ金属の塩素化合物となる。よって、塩素ガ
スが電解槽外へ排出されないので、装置を使用している
雰囲気中の塩素ガス濃度が上昇することが無いので、快
適に使用できる。
は、特に請求項1から3のいずれか1項に記載のアルカ
リ金属化合物を酸化マグネシウムとした。このことによ
り、電気分解で発生した塩素ガスと反応すると水に溶解
する塩化マグネシウムが生成される。そして、ここで生
成された塩化マグネシウムは人体に対する毒性がないの
で、塩素ガス除去手段から電解槽内へ混入した場合で
も、電解で生成された電解水の安全性を維持できる。こ
れと同時に装置を使用している雰囲気中の塩素ガス濃度
が上昇することが無いので、快適に使用できる。
は、特に請求項1から3のいずれか1項に記載のアルカ
リ金属化合物を酸化ナトリウムとしたので、塩素ガスと
反応しても塩化ナトリウムが生成されるだけなので、安
全性が高い。さらに、この塩化ナトリウムは、水に混入
してもスケール成分とはならないので、電解性能への影
響がない。これと同時に装置を使用している雰囲気中の
塩素ガス濃度が上昇することが無いので、快適に使用で
きる。
は、特に請求項1から5のいずれか1項に記載のアルカ
リ金属化合物を湿潤させているので、アルカリ金属表面
に塩化物が生成しても、水に溶解さることができるの
で、電気分解で発生した塩素ガスとアルカリ金属化合物
とを常に反応させることが可能となるので、塩素ガス除
去性能を長期間維持できる。よって、装置を使用してい
る雰囲気中の塩素ガス濃度が上昇することが無いので、
快適に使用できる。
は、特に請求項1から5のいずれか1項に記載の電解槽
に水を供給する給水部に塩素ガス除去手段を設けている
ので、電解槽に給水するたびに塩素ガス除去手段内のア
ルカリ金属化合物の表面が洗い流されるので、この表面
に塩化物が蓄積するとこがなく、塩素ガス除去性能を長
期間維持できる。よって、装置を使用している雰囲気中
の塩素ガス濃度が上昇することが無いので、快適に使用
できる。
は、特に請求項1から6のいずれか1項に記載の電解槽
内に貯留した電解水とアルカリ金属化合物との接触を無
くしているので、電解水のpHが酸性になった場合でも
アルカリ金属化合物が溶解し、塩素ガス除去性能が低下
するということがない。よって、装置を使用している雰
囲気中の塩素ガス濃度が上昇することが無いので、快適
に使用できる。
は、特に請求項1から8のいずれか1項に記載の電解槽
内部の水位が外から見えるように、電解槽の一部または
全部を透明にしたので、使用者が外から容易に水位を確
認でき、使用者は水を、アルカリ金属化合物と接触しな
い線までしか入れない。よって、アルカリ金属化合物と
電解水の接触がなくなるので、塩素ガス除去性能が低下
するということがなく、装置を使用している雰囲気中の
塩素ガス濃度が上昇することが無いので、快適に使用で
きる。
は、特に請求項9に記載の電解槽の透明部分の表面に、
注水位置を知らせる水位線を設けているので使用者は水
をその水位線までしか入れない。よって、アルカリ金属
化合物と電解水の接触がなくなるので、塩素ガス除去性
能が低下するということがなく、装置を使用している雰
囲気中の塩素ガス濃度が上昇することが無いので、快適
に使用できる。
は、特に請求項1から10のいずれか1項に記載の電解
槽内の気体を電解槽外に排出可能な排気部を設けたの
で、電解槽に水を供給する際に電解槽内の気体と供給さ
れる水の置換が円滑に行われるので、使用者が不快感を
覚えない。
は、特に請求項11に記載の排気部を、電解槽の水の貯
留上限よりも上に設けたので、この排気部に水が入るこ
とがない。よって、排気部が水に閉塞されることがない
ので、電解槽の気体と供給する水との置換が円滑に行わ
れるので、使用者が不快感を覚えない。
は、特に請求項11または12に記載の排気部に、排気
路を接続しているので、電解槽内の気体を目的の場所に
排出できる。よって、電解槽内に塩素ガスが残留してい
た場合でも、塩素ガスを直接使用者が吸引することがな
い場所へ誘導できるので、使用者が不快感を覚えない。
は、特に請求項11から13のいずれか1項に記載の排
気部に、第2の塩素ガス除去手段を設けたので、電解槽
内に塩素ガスが残留しているときに電解槽へ水の供給が
行われた場合でも、使用者が不快感を覚えない。
は、特に、請求項14に記載の第2の塩素ガス除去手段
が、アルカリ金属化合物を備えているので、長期間にわ
たり塩素ガス除去性能を維持することができる。
は、特に、請求項14に記載の第2の塩素ガス除去手段
が、吸着材を備えているので、反応生成物が下流側に漏
れ出ることがない。
は、特に、請求項16に記載の吸着材を、活性炭とした
ので、塩素ガスと反応する表面積が大きいので、長期間
に渡りメンテナスなしで使用できる。
は、特に、請求項17に記載の活性炭に、金属化合物を
担持したので、活性炭の吸着作用と金属化合物の分解作
用の相乗効果により塩素ガス除去手段の除去性能を維持
できる。
説明する。
ける電解水生成装置の構成図である。本実施例では、電
極間に隔膜を有した場合について説明する。
21によって陽極室22と陰極室23が形成されてお
り、各々、陽極24および陰極25が隔膜21を介して
対向するように設けられている。電解槽20の下方には
陽極水出口26と陰極水出口27が設けられている。こ
れらの下流には陽極室22、陰極室23内の水を排出す
る排水弁28が設置されている。この排水弁28には排
水路29が接続されている。電解槽20の上方には開口
部30があり、ここに塩素ガス除去手段である反応槽3
1が開口部30に密着するように備えられており、電気
分解で生成した塩素ガスを含む気体が接触可能となって
いる。
給する供給手段としては、食塩水が過飽和状態で充填さ
れた食塩タンク32、食塩ポンプ33と食塩供給路34
を有している。そして食塩ポンプ33を駆動すること
で、水の入った水槽35から食塩タンク32に水を送り
こみ、飽和濃度の食塩水を食塩供給路34から陽極室2
2に供給している。また、陰極室23は陰極25より上
方の体積が大きくなっており、ここに電気分解で生成し
たアルカリ水をボトル36に吐出する吐出ポンプ37を
備えており、アルカリ水が流路38を通ってボトル36
に入る。また、排水弁28の下流には電解水を貯留する
排水タンク39があり、排水弁28を開くことで排水タ
ンク39に水をためることができる。
35よりも高い位置に排気部40を設けている。また4
1は排気路であり、その一端を排気部40に接続されて
おり、他端を装置本体42の底面に接続されている。こ
の排気路41の途中には第2の塩素ガス除去手段である
第2反応槽43が設けられている。また、電解槽20
は、その内部の水位が外から見えるように、一部または
全部が透明材料(ABS、ASA、アクリルなど)で製作され
ており、またその透明部分の表面には注水位置を示す水
位線44が印刷されている。
素ガス除去手段)31の断面図を示した。反応槽31は
ケース45にアルカリ金属化合物である酸化マグネシウ
ム46がネット47に包まれた状態で挿入されている。
また、このケース45には水及び気体が通過可能な孔4
8を有している。この酸化マグネシウム46は粒状のも
のを用いており、水ならびに電気分解で発生した気体
(ガス)の通過抵抗(圧力損失)にならないようにして
いる。
槽(第2の塩素ガス除去手段)43の断面図を、図3
(b)に、粒状活性炭50の模式図をそれぞれ示した。
第2反応槽43はケース49に粒状活性炭50を備えて
いる。図3(b)は粒状活性炭50の拡大図であり、表
面に金属化合物51が担持されている。
る。次に、電源スイッチ(図示せず)を入れると、電解
動作が開始される。電解動作について説明する。電解ス
イッチが投入されると、まず食塩ポンプ33が所定時間
だけ駆動され、水槽35の水が食塩供給路34を経て食
塩タンク32に送られる。水が送りこまれることにより
飽和状態の食塩水が食塩供給路34から陽極室22内に
所定量供給され、所定濃度の食塩希釈水となる。その
後、所定時間だけ電気分解される。電解時の陽極室22
では(化式1)に示した反応が生じて酸性水が生成され
る。
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。
時間に還元力の強いアルカリ水が得られる。すなわち、
陽極24と陰極25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24、25
と逆極性のイオンが隔膜21を通過して移動することと
なる。したがって陽極室22に導入された食塩に含まれ
るNaイオンは隔膜21を経て陰極室25へと即座に移
動する。この結果、陽/陰極24、25間に流れる電流
が増加し、短時間に還元力の強いアルカリ水が得られ
る。実験によれば500cc程度の水を1.5Aで8分
間電解することでpH12.0±0.2のアルカリ水が
得られた。この還元力の強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
する。
定時間電解された後、直ちに吐水ポンプ37が駆動され
て流路38を通じてボトル36に送りこまれる。電解槽
20に残った電解水は、排水弁28を開くことで排水タ
ンク39に貯留することができる。ここで得られた混合
水は、除菌漂白用に用いることができる。
極室22には酸性水が生成され、陰極室23にはアルカ
リ水が生成されるが、これと同時に、陽極室22には塩
素ガスCl2↑、酸素ガスO2↑が、そして陰極室23に
水素ガスH2↑が生成される。これらのガスは、電解中
も耐えず発生しており、塩素臭の原因となる。
塩素ガスの3種類がほとんどであり、これらが陽極室2
2及び陰極室23の上に対流する。これらのガスは、電
解の進行と共に発生するので、生成したガスは、上方向
にある反応槽31と接触する。反応槽31には、アルカ
リ金属化合物の酸化マグネシウム46が入っており、電
気分解で発生した塩素ガスを含む気体が反応槽31に入
り、この酸化マグネシウム46と反応して分解され、ア
ルカリ金属の塩素化合物である塩化マグネシウムとな
る。よって、装置外には塩素ガスが出ることが無いの
で、雰囲気中の塩素ガス濃度が上昇することが無く、快
適に使用できる。
極24を備えた陽極室22と陰極25を備えた陰極室2
3とを形成し、食塩を含む水(塩素イオンを含む水)を
電気分解して電解水を生成すしているので、陽極室22
のpHが低く(pH3以下)なるので、溶存している塩素
化合物(次亜塩素酸、次亜塩素酸イオン)が塩素ガスと
なって発生しやすいので、塩素ガスの発生量が多く、塩
素臭いが強くなる状態である。このような構成では特に
有効である。
槽31を設けているので、発生した塩素ガスのほとんど
が接触する。よって、電気分解で発生した塩素ガスは、
電気分解で発生した塩素ガスを反応槽31に孔48から
入り、この内部に備えた酸化マグネシウム46と反応し
て分解されて塩化マグネシウムとなる。よって、塩素ガ
スが電解槽20外へ排出されないので、装置を使用して
いる雰囲気中の塩素ガス濃度が上昇することが無いの
で、快適に使用できる。
ネシウムとしたことにより、電気分解で発生した塩素ガ
スと反応して生成する塩素化合物は塩化マグネシウムで
あり、ここで生成された塩化マグネシウムは人体に対す
る毒性がないので、塩素ガス除去手段から電解槽内へ混
入した場合でも、電解で生成された電解水の安全性を維
持できる。これと同時に装置を使用している雰囲気中の
塩素ガス濃度が上昇することが無いので、快適に使用で
きる。
電解槽20内に水酸化物が生成されるので、水質によっ
ては、電解槽20の掃除の頻度が上がる。そこで、酸化
ナトリウムを用いることでこの問題は解消される。すな
わち、酸化ナトリウムが塩素ガスと反応すると塩化ナト
リウムが生成されるので、安全性が高く、この塩化ナト
リウムは、水に混入してもスケール成分とはならないの
で、電解性能への影響がない。これと同時に装置を使用
している雰囲気中の塩素ガス濃度が上昇することが無い
ので、快適に使用できる。電解槽20へのスケール付
着、異物付着が気にならないのであれば、酸化カルシウ
ムなどを用いても良い。
は、反応槽31の上から水をかける。このことにより、
水は反応槽31のケース45の孔48から内部に入り、
酸化マグネシウム46を通過して陽極室22、陰極室2
3、水槽35入る。こうすることで酸化マグネシウム4
6が常に湿った状態になる。酸化マグネシウムを湿潤さ
せているので、この表面に塩化物が生成しても、水に溶
解さることができるので、電気分解で発生した塩素ガス
とアルカリ金属化合物とを常に反応させることが可能と
なる。これと同時に表面が洗い流されるので、この表面
に塩化物が蓄積するとこがなく、塩素ガス除去性能を長
期間維持できる。よって、装置を使用している雰囲気中
の塩素ガス濃度が上昇することが無いので、快適に使用
できる。
位線44を設けているので使用者は水をその線までしか
入れない。よって、酸化マグネシウム46と電解水の接
触がなくなる。よって、電解水のpHが酸性になった場
合でもアルカリ金属化合物が溶解し、塩素ガス除去性能
が低下するということがない。また、電解槽20を透明
材料としたので、使用者が外から容易に水位を確認でき
るので、電解水の接触をより減らすことができる。
の上に電解槽20内の気体を外に排出可能な排気部40
を設けたので、電解槽20に水を供給する際に槽内の気
体と供給される水との置換が円滑に行われるので、電解
槽20内にスムーズに水が入るので、使用者が不快感を
覚えない。しかし、排気部40に水が付着すると、表面
張力により電解槽20内に水が入り難くなる。そこで、
水槽35、陽極室22の上、すなわち貯留上限よりも上
に設けたので、この排気部40に水が入ることがない。
よって、排気部40が水に閉塞されることがないので、
電解槽20の気体と供給する水との置換が円滑に行われ
るので、使用者が不快感を覚えない。
塩素ガスが電解槽20内に残留した場合、この部分から
塩素臭いがする。そこで、電解槽20内の気体を槽外に
排出する排気部40に排気路41を接続し、この出口を
装置42の底部に接続している。このことにより、使用
者は、排気路41から排出された塩素ガスを直接臭うこ
とがなくなる(拡散された塩素ガスを臭う)ので不快感
を覚えない。
ガスでも気になる場合があるので、本実施例では、排気
路41に第2の塩素ガス除去手段である第2反応槽43
を設けている。このことにより電解槽20内に残留した
塩素ガスは第2反応槽43内の粒状活性炭50に接触
し、吸着除去されるので、使用者が不快感を感じない。
シウムのようなアルカリ金属化合物をこの内部に充填し
ても同等の効果が得られるが、表面に塩化マグネシウム
のような塩素化合物が生成するので塩素除去性能が低下
しやすく、性能維持のためにアルカリ金属のクリーニン
グが必要となる。これに対し、吸着材である粒状活性炭
50を使用した場合には、塩素ガスと反応する表面積が
大きいので、長期間に渡りメンテナスなしで使用でき
る。さらに、この活性炭の寿命を延ばしたい場合には、
粒状活性炭50に金属化合物51を担持することで、活
性炭の吸着作用と金属化合物の分解作用の相乗効果によ
り塩素ガス除去手段の除去性能を維持できる。また、活
性炭を用いる特有の効果として吸着材を備えているの
で、反応生成物が下流側に漏れ出ることがないというこ
ともある。具体的な化合物としては、カリウム、ナトリ
ウム、マグネシウム、カルシウム、リチウム、鉄、マン
ガン、ニッケル、亜鉛の酸化物などがある。
電解水生成装置によれば、電気分解により発生する塩素
ガスを効率的に除去可能なので、塩素ガスが装置を使用
している雰囲気中にほとんど残らないので、一般家庭、
ならびに気密性の高い空間や、狭い空間で使用しても雰
囲気中の塩素ガス濃度が高くなることがなく、使用者が
不快感を感じたりすることがないものである。
成図
去手段)の断面図
置の第2反応槽(第2の塩素ガス除去手段)の断面図 (b)同電解水生成装置における粒状活性炭の模式図
Claims (18)
- 【請求項1】 陽極と陰極を備えるとともに塩素イオン
を含む水を電気分解して電解水を生成する電解槽と、電
気分解中に発生する塩素ガスをアルカリ金属化合物を用
いて除去する塩素ガス除去手段とを有する電解水生成装
置。 - 【請求項2】 電解槽内に、隔膜を介して陽極を備えた
陽極室と、陰極を備えた陰極室とを形成した請求項1に
記載の電解水生成装置。 - 【請求項3】 アルカリ金属化合物を備えた塩素ガス除
去手段を、電解槽上方の開口部に設けた請求項1または
2に記載の電解水生成装置。 - 【請求項4】 アルカリ金属化合物を酸化マグネシウム
とした請求項1から3のいずれか1項に記載の電解水生
成装置。 - 【請求項5】 アルカリ金属化合物を酸化ナトリウムと
した請求項1から3のいずれか1項に記載の電解水生成
装置。 - 【請求項6】 アルカリ金属化合物を湿潤させたことを
特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の電解
水生成装置。 - 【請求項7】 電解槽に水を供給する給水部に塩素ガス
除去手段を設けた請求項1から5のいずれか1項に記載
の電解水生成装置。 - 【請求項8】 電解槽内に貯留した水とアルカリ金属化
合物との接触を無くした請求項1から6のいずれか1項
に記載の電解水生成装置。 - 【請求項9】 電解槽の内部の水位が外から見えるよう
に、電解槽の一部または全部を透明にした請求項1から
8のいずれか1項に記載の電解水生成装置。 - 【請求項10】 電解槽の透明部分の表面に、注水位置
を知らせる水位線を設けた請求項9に記載の電解水生成
装置。 - 【請求項11】 電解槽内の気体を電解槽外に排出可能
な排気部を設けた請求項1から10のいずれか1項に記
載の電解水生成装置。 - 【請求項12】 排気部を電解槽の水の貯留上限よりも
上に設けた請求項11に記載の電解水生成装置。 - 【請求項13】 排気部に排気路を接続した請求項11
または12に記載の電解水生成装置。 - 【請求項14】 排気部に第2の塩素ガス除去手段を設
けた請求項11〜13のいずれか1項に記載の電解水生
成装置。 - 【請求項15】 第2の塩素ガス除去手段がアルカリ金
属化合物を備えた構成の請求項14に記載の電解水生成
装置。 - 【請求項16】 第2の塩素ガス除去手段が吸着材を備
えた構成の請求項14に記載の電解水生成装置。 - 【請求項17】 吸着材を活性炭とした請求項16に記
載の電解水生成装置。 - 【請求項18】 活性炭に金属化合物を担持した請求項
17に記載の電解水生成装置。
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