JP2005211780A

JP2005211780A - 電解水生成装置

Info

Publication number: JP2005211780A
Application number: JP2004021149A
Authority: JP
Inventors: Ryosuke Onodera; 良介小野寺; Hisashi Kurata; 悠倉田
Original assignee: Koken Co Ltd
Current assignee: Koken Co Ltd
Priority date: 2004-01-29
Filing date: 2004-01-29
Publication date: 2005-08-11

Abstract

【課題】異物混入の少ない強酸性水を得ることが可能な電解水生成装置。
【解決手段】電気伝導度が１μＳ／ｃｍ以上の原水Ｗを電気分解して強酸性水Ｗ_ａｃとアルカリ水Ｗ_ａｌとを生成させることが可能な電解水生成装置が、供給される原水Ｗに対するヒーター８と、原水を一定圧力で吐出する第１送水ポンプ１１と、電気伝導度が０．１μＳ／ｃｍ以下の第２透過水Ｗ_ｆ２を得ることを可能にするための逆浸透法を使用する第１処理部１２とイオン交換処理を使用する第２処理部１５と、第２次透過水Ｗ_ｆ２を電解槽３５へ供給するメイン給水路１４と、メイン給水路１４から分岐して電解促進用薬剤を第２次透過水Ｗ_ｆ２の一部に溶解させるバイパス給水路１７とを有する。
【選択図】図１

Description

この発明は、電解水生成装置に関し、より詳しくは高純度の強酸性水を生成可能な前記装置に関する。

原水として水道水や純水を使用し、この原水に塩化ナトリウムや塩化カリウム等の電解促進用薬剤を溶解させて得られる水溶液を電解槽で電気分解することによって、強酸性水とアルカリ水とを電解水として生成させる方法および装置は周知である。

例えば、特許第３３７８０５７号公報（特許文献１）に開示された「人工透析器の透析液流路の殺菌洗浄装置」には、原水である水道水を逆浸透装置で処理して得られる純水に塩化ナトリウムや塩化カリウムの溶液を混合した後に、その純水を電解槽で電気分解して酸性水とアルカリ水とを生成させる装置が含まれている。同文献によれば、これらアルカリ水と酸性水とで透析器の透析液流路を洗滌すると、流路に付着した蛋白成分を溶解させることができ、また流路を殺菌することができる。

特許第３４５２３８７号公報（特許文献２）には、特許文献１と同様に、水道水を逆浸透装置で処理して得られる純水に塩化ナトリウムや塩化カリウムの水溶液を混合して電気分解する装置が開示されている。

特開平１０−１８０２５６号公報（特許文献３）には、原水として逆浸透水を使用し、この原水に塩化ナトリウムを添加して電気分解することによって、電解強酸性水を得る方法と装置とが開示されている。得られた電解強酸性水は、臨床分野で殺菌等の目的で使用される。
特許第３３７８０５７号公報特許第３４５２３８７号公報特開平１０−１８０２５６号公報

水を電気分解して得られる酸性水とアルカリ水とのうちの酸性水（強酸性水）を医療機器や医療の現場で殺菌や除毒の目的で使用することは、よく知られている。また、その目的のために純水を電解槽に供給する例が特許文献１，２，３に開示されている。

しかし、特許文献１，２に開示の装置は、逆浸透装置の透過水を混合機に導く配管系統と、この配管系統とは別個であって塩化ナトリウム溶液を混合機に導くことができる配管系統とを有するものであって、かかる装置では、塩化ナトリウム溶液を導く配管系統から１０Ａ〜１μ程度の大きさのコロイド粒子やその他の微粒子が異物として混入することを防ぐことができない。したがって、文献１，２に開示された発明では、人工透析器の除毒や殺菌のための電解酸性水を得ることはできても、高度なレベルで異物の混入を嫌う、例えば外科手術の切開部位等の洗滌に使用可能な強酸性水を得ることは難しい。

また、特許文献３は、電解強酸性水を得るために逆浸透水に塩化ナトリウムを添加すると開示しているのみであって、塩化ナトリウム添加時に生じ得る異物の混入を避けることについての教示を含むものではない。

この発明が課題とするのは、原水に水道水等を使用しても、大きな異物はいうまでもなく、コロイド粒子等の微細な異物の混入も極めて少なくて、外科手術の切開部位等の洗滌に使用するための強酸性水を得ることが可能な電解水生成装置の提供である。

課題を解決するための手段および発明の効果

前記課題を解決するために、この発明が対象とするのは、電気伝導度が１μＳ／ｃｍ以上の原水に電気分解促進用薬剤を溶解させてなる水溶液を電解槽で電気分解して強酸性水とアルカリ水とを生成させることが可能な電解水生成装置である。

かかる装置において、この発明が特徴とするところは、前記装置が、ａ．前記原水を供給する給水路と、ｂ．前記原水を所要温度にまで昇温させるヒーターと、ｃ．前記原水を一定圧力で吐出する第１送水ポンプと、ｄ．前記第１送水ポンプから吐出した前記原水を逆浸透膜で処理してなる第１次透過水を得ることが可能な第１処理部と、ｅ．前記第１次透過水をイオン交換処理して電気伝導度が０．１μＳ／ｃｍ以下の第２次透過水を得ることが可能な第２処理部と、ｆ．前記第２次透過水の所要量を前記電解槽へ供給可能なメイン給水路と、ｇ．前記メイン給水路から前記第２次透過水の一部を分岐させ、その一部の前記第２次透過水に前記薬剤を溶解させてなる水溶液を前記メイン給水路に供給することができるバイパス給水路とを備えていること、にある。

かかるこの発明においては、電気伝導度が１μＳ／ｃｍ以上であるような水道水でも原水とすることが可能であって、その原水から第１処理部と第２処理部との処理で０．１μＳ／ｃｍ以下の第２次透過水を得て、これを電気分解に使用することができるとともに、電解促進用薬剤はバイパス給水路において第２次透過水の一部に溶解させるから、この装置では異物の混入の極めて少ない電解水の生成が可能になる。

この発明の好ましい実施態様においては、前記薬剤が局方塩化ナトリウムであって、前記バイパス給水路には、前記局方塩化ナトリウムを所要量ずつ供給可能な容器と、前記バイパス給水路における前記第２次透過水の一部に前記所要量の塩化ナトリウムを溶解させてなる前記水溶液を得るための前記容器につながる溶解槽と、前記水溶液を前記溶解槽から前記メイン給水路へ供給するための第２送水ポンプとが含まれ、前記容器と前記溶解槽とが前記電解水生成装置の外部に対して密閉された状態にある。

かかる態様の発明においては、塩化ナトリウムとして高純度の局方塩化ナトリウムを使用し、バイパス給水路に密閉された状態で設けられた容器と溶解槽とにおいて局方塩化ナトリウムを第２次透過水に溶解させてからその水溶液をメイン給水路へ供給するから、塩化ナトリウムの供給過程における異物混入の防止効果が向上する。

添付の図面を参照してこの発明に係る電解水生成装置の詳細を説明すると、以下のとおりである。

図１は、この発明に係る電解水生成装置の一例を示すフローチャートである。この電解水生成装置は、原水Ｗに水道水を使用して、強酸性水Ｗ_ａｃとアルカリ水Ｗ_ａｌとを製造することができるもので、電解用水溶液調製部２と電解部３とを含み、これら各部２，３が次のように形成されている。なお、その水道水には、電気伝導度が１μＳ／ｃｍ以上のものでも、１μＳ／ｃｍ以下のものでも使用することができる。

電解用水溶液調製部２には、原水Ｗの給水路１から第１貯水槽２３までが含まれる。調製部２において、原水Ｗは、第１バルブ６を通り第１フィルタ７へ進む。第１フィルタ７では、例えばポリエステル不織布にセルロースアセテートコートを施した濾材をポリプロピレン製ハウジングに収納したフィルタを使用し、３μ以上の粒子を９９．９％程度まで除去する。

第１フィルタ７を通過した原水Ｗは、ヒーター８を通過して所要温度、好ましくは２５±５℃、より好ましくは２５±２℃の水温に保たれ、その水温が水温計９に表示される。

次に、原水Ｗは第１ポンプ１１へ進み、第１ポンプ１１から所要の圧力、例えば１±０．０５ＭＰａで所要量が吐出され、その圧力が水圧計１１ａに表示される。水道水として供給される原水Ｗは、その圧力が変動しても、この第１ポンプ１１によって一定の圧力に維持される。第１ポンプ１１は、第１フィルタ７とヒーター８との間に設けることも可能であるが、好ましくは所要温度に達した後の原水Ｗを吐出するように、図の位置に設けられる。第１ポンプ１１における所要の圧力と吐出量とは、主として後記第２フィルタ１２の処理能力によって決まる値である。

吐出された原水Ｗは、第２フィルタ１２に導かれる。第２フィルタ１２は、所要温度の原水Ｗを逆浸透膜（図示せず）によって濾過して、第１次透過水Ｗ_ｆ１と第１次濃縮水Ｗ_ｃ１とに分けることができる。第1次濃縮水Ｗ_ｃ１は、第２バルブ１３を通り、電解水生成装置の系外へ排出される。

第１次透過水Ｗ_ｆ１は、メイン給水路１４に入ってイオン交換処理槽１５に導かれる。処理槽１５では、イオン交換膜を使用した電気透析法によって第１次透過水Ｗ_ｆ１がイオン交換処理されて、電解質を除去された第２次透過水Ｗ_ｆ２と電解質がリッチな第２次濃縮水Ｗ_ｃ２とが生じる。第２次透過水Ｗ_ｆ２は、電気伝導度が０．１μＳ／ｃｍ以下となるように第２フィルタ１２と処理槽１５とにおいて処理されたもので、メイン給水路１４に入る。第２次濃縮水Ｗ_ｃ２は、第３バルブ１５ａを通り、電解水生成装置の系外へ排出される。

第２次透過水Ｗ_ｆ２は、メイン給水路１４において第１三方弁１６に進む。第１三方弁１６では、バイパス給水路１７がメイン給水路１４から分岐している。第１三方弁１６を通ってメイン給水路１４を進む第２次透過水Ｗ_ｆ２は、混合槽１８に入る。

第１三方弁１６からは、第２次透過水Ｗ_ｆ２の一部が間欠的にバイパス給水路１７へ送られて、溶解槽１９へと進む。溶解槽１９には、貯槽２１が連結されている。貯槽２１には、第２次透過水Ｗ_ｆ２の電解を促進するための塩化ナトリウムや塩化カリウム等の薬剤、好ましくは異物の混入が極めて少ない局方塩化ナトリウムが収納され、所要量の薬剤が自動的に溶解槽１９へ供給される。溶解槽１９では、第２次透過水Ｗ_ｆ２の一部にその薬剤を溶解させてなる水溶液、好ましくは局方塩化ナトリウムを溶解させた２０％塩化ナトリウム水溶液を得る。この水溶液は、メイン給水路１４を進む第２次透過水Ｗ_ｆ２に対する添加液Ｗ_ａｄｄとして使用される。添加液Ｗ_ａｄｄは、第２ポンプ２２から定量が混合槽１８へ供給される。第１三方弁１６は、常態において閉じており、電解部３における電解槽３５に給水が必要であるか否かによって混合槽１８への弁が開閉し、また溶解槽１９に給水が必要であるか否かによって溶解槽１９への弁が開閉する。ただし、第１三方弁１６は、常態において混合槽１８への弁が開放しており、溶解槽１９に給水が必要であるときにはその弁が閉じて溶解槽１９への弁が開放する態様で使用することもできる。バイパス給水路１７において、溶解槽１９と貯槽２１とは、外部からの異物の侵入を防止するために電解水生成装置の外部に対して密閉された状態にある。

混合槽１８では、メイン給水路１４の第２次透過水Ｗ_ｆ２と添加液Ｗ_ａｄｄとの一定量が、例えば塩化ナトリウムにして０．１５〜０．２重量％を目安に混合されて電解用水溶液Ｗ_ｓｏｌが調製される。水溶液Ｗ_ｓｏｌは、第１貯水槽２３に一時的に貯えられる。第１貯水槽２３は、電解部３につながっている。

電解部３は、第１貯水槽２３から出たメイン給水路１４に始まる。そのメイン給水路１４は、二股に分かれて第１給水路３１と第２給水路３２とになって、これら第１、第２給水路３１，３２が電解槽３５につながっている。第１、第２給水路３１，３２のそれぞれには流量センサ３３，３４が組み込まれている。

電解槽３５は公知のもので、一対の電極３６，３７と隔膜３８とを有し、好ましい電解槽３５では、電極３６，３７が極性を交互に変換できるように作られている。すなわち、電極３６がアノードとなるときには電極３７がカソードとなり、電極３６がカソードとなるときには電極３７がアノードとなるように作られている。電解槽３５からは、電極３６と電極３７とに対応する第１送水路４１と第２送水路４２とがバルブユニット４５へ延びている。

バルブユニット４５には、第３三方弁４３と第４三方弁４４とが図示例のように納められている。バルブユニット４５からは、第３送水路４６と第４送水路４７とが延びている。第３送水路４６は、第４バルブ４８を開閉して、電解槽３５で生成したアルカリ水Ｗ_ａｌを系外へ取り出すために使用される。また、第４送水路４７は、電解槽３５で生成した強酸性水Ｗ_ａｃに対して使用される。第３三方弁４３と第４三方弁４４とは、電極３６がアノードとして使用されてもカソードとして使用されても強酸性水Ｗ_ａｃが第４送水路４７へ流れ、アルカリ水Ｗ_ａｌが第３送水路４６へ流れるように使用される。

第４送水路４７は、ｐＨ測定用センサ４９と第５三方弁５１と第３フィルタ５５とを介して第２貯水槽５２につながっている。第５三方弁５１は、センサ４９によって測定された値がこの装置で規定している値から外れる強酸性水Ｗ_ａｃを廃水Ｗ_ｗａｓとして系外に取り出すために使用される。第２貯水槽５２にはフロートスイッチ５３が設置されており、第２貯水槽５２における強酸性水Ｗ_ａｃの水位を検出する。フロートスイッチ５３による検出の結果は、電解槽３５における電解の開始と停止との信号として使用することができる。

第２貯水槽５２から延びる第５送水路５４からは、電解槽３５において生成してセンサ４９とフィルタ５５とを通過した強酸性水Ｗ_ａｃが高純度のものとして取り出される。この強酸性水Ｗ_ａｃは、外科手術の切開部位等の洗滌に使用したり、食品添加物用強酸性電解水として使用したりすることができる。

この発明に係る電解水生成装置において、電気伝導度が１μＳ／ｃｍ以上の原水Ｗを使用しても、その原水Ｗから得られる強酸性水およびアルカリ水が高純度のものであることは、（１）電解水生成装置に原水Ｗを逆浸透処理する第１次処理部とイオン交換処理する第２処理部とを設けて、電気伝導度が０．１μＳ／ｃｍ以下の第２次透過水Ｗ_ｆ２を作り、これを電気分解に使用すること、（２）第２次透過水Ｗ_ｆ２の電気分解のために高純度の薬剤を使用すること、例えば塩化ナトリウムとして局方塩化ナトリウムを使用すること、（３）その局方塩化ナトリウムを、電解水生成装置の系外に対して密閉状態にあるバイパス給水路１７と同じようにその系外に対して密閉状態にある貯槽２１と溶解槽１９とを使用して第２次透過水Ｗ_ｆ２に溶解することによって、その溶解過程における異物混入の可能性を排除すること等によってもたらされる。

図１において使用された第１フィルタ７は、原水Ｗから粒径の大きな異物を除き、第２フィルタ１２の負担を軽減するためのものである。また、ヒーター８は、第２フィルタ１２に供給される原水Ｗの温度を第２フィルタ１２にとって最適の値に保つためのものである。第２フィルタ１２の逆浸透膜や処理槽１５のイオン交換膜には、通常熱可塑性合成樹脂が使用されるから、これらの膜の性能を十分に発揮させるうえにおいて原水Ｗの温度管理は極めて重要である。図１の電解槽３５では、電極３６，３７の極性を定期的に交互に変換させることによって、極性をそのように変換しない場合に比べて、電極３６，３７の基板の腐食を防ぐことができる。この発明は、第４送水路４７における強酸性水Ｗ_ａｃの純度の如何によって、第３フィルタ５５を省いて実施することができる。

この発明によれば極めて純度の高い強酸性水を生成可能な電解水生成装置を作ることができる。

電解水生成装置のフローチャート。

符号の説明

８ヒーター
１１第１送水ポンプ
１２第１処理部（第２フィルタ）
１４メイン給水管
１５第２処理部（処理槽）
１７バイパス給水路
１９溶解槽
２１密閉容器
２２第２送水ポンプ
３５電解槽
Ｗ原水
Ｗ_ａｃ酸性水
Ｗ_ａｌアルカリ水
Ｗ_ｆ１第１次処理水
Ｗ_ｆ２第２次処理水

Claims

電気伝導度が１μＳ／ｃｍ以上の原水に電解促進用薬剤を溶解させてなる水溶液を電解槽で電気分解して強酸性水とアルカリ水とを生成させることが可能な電解水生成装置であって、
ａ．前記原水を供給する給水路と、
ｂ．前記原水を所要温度にまで昇温させるヒーターと、
ｃ．前記原水を一定圧力で吐出する第１送水ポンプと、
ｄ．前記第１送水ポンプから吐出した前記原水を逆浸透膜で処理してなる第１次透過水を得ることが可能な第１処理部と、
ｅ．前記第１次透過水をイオン交換処理して電気伝導度が０．１μＳ／ｃｍ以下の第２次透過水を得ることが可能な第２処理部と、
ｆ．前記第２次透過水の所要量を前記電解槽へ供給可能なメイン給水路と、
ｇ．前記メイン給水路から前記第２次透過水の一部を分岐させ、その一部の前記第２次透過水に前記薬剤を溶解させてなる水溶液を前記メイン給水路に供給することができるバイパス給水路
とを備えていることを特徴とする前記装置。
前記薬剤が局方塩化ナトリウムであって、前記バイパス給水路には、前記局方塩化ナトリウムを所要量ずつ供給可能な容器と、前記バイパス給水路における前記第２次透過水の一部に前記所要量の塩化ナトリウムを溶解させてなる前記水溶液を得るための前記容器につながる溶解槽と、前記水溶液を前記溶解槽から前記メイン給水路へ供給するための第２送水ポンプとが含まれ、前記容器と前記溶解槽とが前記電解水生成装置の外部に対して密閉された状態にある請求項１記載の装置。