JP2005296833A - 電気分解整水生成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 電解槽を連結管により増やし、各電解槽ごとに電気分解電力量を可変にして必要とされる生成水を得ることを目的とする。
【解決手段】 電解槽１０へ原水を送り電気分解を行うことにより、電解槽１０内の電解隔膜２６と陰極部材２８との間にアルカリ性水を生成し、電解隔膜２６と陽極部材２４との間に酸性水を生成し、その生成水（アルカリ性水及び酸性水）を別の電解槽１０へ送ったり、別の電解槽１０から生成水（アルカリ性水及び酸性水）を送られたりすることが可能となるような連結管３２を備えた電気分解整水生成装置１を提供する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、水道水や地下水等を含めた原水に電気分解を行うことでアルカリ性水及び酸性水を生成する電気分解整水生成装置に関する。

一般に、電気分解整水生成装置は、滅菌や消毒を行うための酸性水を生成したり、健康向上のための健康飲料としてアルカリイオン水（アルカリ性水）を生成したりする。電気分解整水生成装置の酸性水及びアルカリイオン水の分離生成は、まず、水道水等の原水を活性炭等により一旦浄水した後に電解槽に送水して、その電解槽中で陰極部材と陽極部材との間に介設した電解隔膜により、両電極間に印加された電圧によって水道水等を電気分解した際に、アルカリイオン水と酸性水とに分離生成するようになっている。そして、生成されたアルカリイオン水及び酸性水はそれぞれアルカリイオン水導出流路と酸性水導出流路とを通して外部に流し出されることになる。

電気分解整水生成装置の例としては図５に示す構成のものがある。この電気分解整水生成装置１００では、最初に浄水電解部３００の側面に設置されている図示しないスイッチを「ＯＮ」にし、浄水電解部３００を作動させる。そして、図５に示すように、水道給水管１９０Ｂより水道水である原水を供給する。原水は、矢印に示すように給水パイプ２４０を通り電磁給水バルブ２１０に到達する。つぎに電磁給水バルブ２１０は開かれ、連結パイプ２２０を経て原水は下部機構２６０ｂの注入孔２６０ｃに到達し、下部機構２６０ｂ及び上部機構２６０ａを流れ、浄化された原水は浄水槽２６０の上部機構２６０ａから連結パルプ２５０を経て電解槽２８０へ移動する。

そして、図６に示すように、電解槽２８０に取り付けられたリード線４１０、４２０から各電極部材に電圧を印加して電解槽２８０内で原水の電気分解を行う。電離作用により陰極側に水素イオンが生成され、陽極側に酸素イオンが生成される。その結果、電解槽２８０に入ってきた原水はアルカリイオン水と酸性水とに分離される。

そして、図５及び図６に示すように、アルカリイオン水はアルカリイオン水出水口２８０ｂを通り出水パイプ３４０を経て浄水電解部３００外に導出され、酸性水は酸性水出水口２８０ａを通り出水パイプ３２０を経て浄水電解部３００外に導出される。以上のようにして電気分解整水生成装置１００では、アルカリイオン水及び酸性水を生成し外部へ流し出されることになる（特許文献１参照）。

特開２００２−２３３８７０号公報（段落００２８から段落００３３、図３、図４）

しかしながら、このような電気分解整水生成装置１００では、一般に電解槽２８０が単体（一本）であり、電解槽２８０も電気分解整水生成装置１００内に収まるようにコンパクトな電解槽２８０を用いることが通常であった。そのため、そのような電解槽２８０から得られるアルカリ性水及び酸性水である生成水の量が限られていた。その結果、所望の容量の生成水（アルカリ性水及び酸性水）を得ることが難しかった。特に、大容量の生成水（アルカリ性水及び酸性水）を得ようとすると、電解槽２８０にできるだけ大量の原水を流し込まざるを得なくなり、電気分解整水生成装置１００に過大の負荷がかかることになった。そのため、電気分解整水生成装置１００の寿命を縮める結果を招き易いことにならざるを得ない状況であった。

また、必要とされる生成水も強アルカリ性水及び強酸性水だけに限られず、弱アルカリ性水及び弱酸性水の場合もある。これまでの電気分解整水生成装置１００では、電気分解のための電力量を可変にすることができず、生成される生成水も強アルカリ性水及び強酸性水だけか、或いは、弱アルカリ性水及び弱酸性水のいずれかしか生成することができない。そのため、例えば、強アルカリ性水及び弱アルカリ性水を得ようとする場合には、これまでの電気分解整水生成装置では、強アルカリ性水及び強酸性水を得る電気分解電力量にして、強アルカリ性水及び強酸性水だけを生成し、その後に電気分解電力量を変えて弱アルカリ性水及び弱酸性水を生成するという方法と採らざるを得なかった。その結果、効率よく強アルカリ性水及び強酸性水、弱アルカリ性水及び弱酸性水を得ることが難しかった。

本発明は、上記の事情に鑑みなされたものであり、連結管により電解槽を増やすことを可能にし、各電解槽ごとに任意に電気分解電力量を可変にすることで必要とされる生成水を得ることが可能な電気分解整水生成装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、液体である原水を電解槽へ送り、前記電解槽内に設けられた、陰極部材と陽極部材と、前記陰極部材と前記陽極部材とに挟み込まれた電解隔膜とで前記原水の電気分解を行うことにより、前記電解隔膜と前記陰極部材との間にアルカリ性水を、前記電解隔膜と前記陽極部材との間に酸性水を生成することで、生成水である前記アルカリ性水及び前記酸性水を得ることが可能な電気分解整水生成装置において、前記電解槽内を循環する前記原水、或いは前記生成水を前記電解槽から流出したり、前記電解槽へ流入したりすることが可能となるように、前記電解槽の外側表面に前記電解槽内に通じる連結管が設けられていることを特徴とする。

従って、請求項１に記載の発明によれば、水道水や地下水等の原水を電解槽へ送り、電解槽内で原水の電気分解を行うことにより、電解隔膜と陰極部材との間にアルカリ性水を生成し、電解隔膜と陽極部材との間に酸性水を生成し、生成したアルカリ性水及び酸性水をこの電解槽に設けられた連結管を用いることで別の電解槽へ移動したり、別の電解槽で生成されたアルカリ性水及び酸性水をこの電解槽に設けられた連結管を用いることで、この電解槽へ移動したりすることを可能にする。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の構成に加え、前記連結管は前記電解槽の長手方向の端部側に設けられ、前記電解槽の外側表面より突出していることを特徴とする。

従って、請求項２に記載の発明によれば、連結管は電解槽の長手方向の端部に設けられているので、電解槽の側面には連結管がなく電解槽同士を接近して並べることが可能になり、電解槽同士の間の隙間を減らせられるので、狭い領域でも多数の電解槽を連結することが可能になり、また、連結管は電解槽の外側表面より突出しているので、連結のための継手等を用いることで容易に連結管同士の連結を可能にする。

さらに、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の構成に加え、前記連結管は前記電解槽の長手方向の前記端部側に複数設けられていることを特徴とする。

従って、請求項３に記載の発明によれば、電解槽の長手方向の端部側に連結管を複数設けているので、複数の連結管を用いて電解槽同士を連結したときに原水、或いは生成水を速く電解槽へ移動することが可能になるとともに、複数の連結管にそれぞれ異なる生成水を移動させるようにすることも可能になる。

また、請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の構成に加え、前記電解槽に設けられた複数の前記連結管のうち少なくとも一方は、前記電解隔膜と前記陰極部材との間の前記アルカリ性水を移動することが可能であり、また、複数の前記連結管のうち少なくとも他方は、前記電解隔膜と前記陽極部材との間の前記酸性水を移動することが可能であることを特徴とする。

従って、請求項４に記載の発明によれば、電解槽にて生成された生成水であるアルカリ性水及び酸性水をその生成された生成水ごとに電解槽に設けられた複数の連結管の一方でアルカリ性水を、他方で酸性水を他の電解槽へ移動することが可能になり、効率的な生成水の移動を可能にするとともに、電解槽での原水の電気分解の効率化を図ることが可能になる。

さらに、請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載の構成に加え、前記電解槽同士の連結に際しては、前記アルカリ性水を移動する前記連結管同士を連結し、前記酸性水を移動する前記連結管同士を連結することを特徴とする。

従って、請求項５に記載の発明によれば、電解槽同士の連結に際しては、各電解槽に設けられた連結管を用いることになり、連結管同士の連結では、電解槽で生成された生成水である、アルカリ性水を移動することになる連結管同士を連結し、酸性水を移動することになる連結管同士を連結することで電解槽同士の連結することになるために、生成されたアルカリ性水及び酸性水が混ざり合うことなく効率よく、生成水であるアルカリ性水及び酸性水の移動を可能にする。

また、請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれかに記載の構成に加え、複数の前記連結管が設けられた各前記電解槽には、前記電解槽内の前記電解隔膜と前記陰極部材との間で前記アルカリ性水を生成し、前記電解隔膜と前記陽極部材との間で前記酸性水を生成することが可能なように前記陰極部材及び前記陽極部材に電圧を加えるための電解用電源が取り付けられていることを特徴とする。

従って、請求項６に記載の発明は、複数の連結管が設けられた各電解槽には、生成水であるアルカリ性水及び酸性水を生成するための電解用電源が取り付けられているため、各電解槽ごとに電解用電源から陰極部材及び陽極部材へ加える電圧を変えることが可能になり、得られる生成水についても、例えば、強アルカリ性水と弱アルカリ性水というように異なる生成水を得ることが可能になる。

本発明によれば、連結管を用いることで電解槽を複数連結することができ、大容量の生成水（アルカリ性水及び酸性水）でも得ることができる。また、電解槽を複数連結して生成水（アルカリ性水及び酸性水）を生成しているため、生成水を生成する電気分解整水生成装置にかかる負荷を減らすことができ、大容量の生成水（アルカリ性水及び酸性水）を生成しても電気分解整水生成装置の寿命に影響を与えることをほとんどなくすことができる。

また、例えば、強アルカリ性水と弱アルカリ性水を得たいような場合であっても、複数連結している各電解槽の電気分解電力量を変えることが可能になっているため、一つの電解槽は強アルカリ性水を得ることができる電気分解電力量で電気分解を行い、もう一つの電解槽は電解槽は弱アルカリ性水を得ることができる電気分解電力量で電気分解を行うことができ、効率よく生成水（アルカリ性水及び酸性水）を生成することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。

図１には、本発明である電気分解整水生成装置１の概略構成が示してある。図１において、実線が水の流れをあらわす流路（水路）を示しており、点線が電解用電源１６からの電流及び制御部１２等からの制御信号を示している。操作・表示部１４は制御部１２へ信号を送るためのスイッチ等が備えられており、制御部１２に接続されている。

制御部１２は、この電気分解整水生成装置１を制御するための中心的な役割を果たしており、複数の電解槽１０を連結した連結電解槽を制御するための機器に接続されている。制御部１２に接続されている電磁弁２では、制御部１２からの信号（開信号、閉信号）により電磁弁２が開いたり、閉じたりして、水道水、或いは地下水等を含む原水を給水したり、停止したりすることになる。

電磁弁２を過ぎたところで原水が流れる流路５上には圧力センサー４が設けられており、流路５内を流れる原水の水圧を感知して、原水が流れているか否かを制御部１２へ信号にて伝達することになる（原水が流れていればＯＮ信号であり、原水が流れていなければＯＦＦ信号となる）。圧力センサー４を過ぎたところで流路５は二つに分かれ、一方の流路９には流量調節弁６が設けられており、他方の流路には流量調節弁８が設けられている。この流量調節弁６、８により、電解槽１０へ流す原水の流量を調節することになる。ここでは、二つの流量調節弁６、８が設けられているため、原水から生成して得るアルカリ性水及び酸性水を流量を個別に調整することが可能になっている。

そして、流量調節弁６、８を過ぎた流路７、９は一つの電解槽１０につながっており、流路７、９から流れてくる原水を一つの電解槽１０へ給水することを可能にしている。具体的には、電解槽１０は、図２に示すように、二重のパイプ構造であり、円筒形をなしている。そして、電解槽１０内には円筒形の電解隔膜２６が設けられている。

電解隔膜２６で仕切られた電解槽１０の外側には、管状（パイプ状）の陽極部材２４が設けられており、電解隔膜２６の内側には、棒状の陰極部材２８が設けられている。ただし、陰極部材２８は棒状の形状に限定されることなく、陽極部材２４と同様に管状（パイプ状）の形状にすることも可能である。そして、陽極部材２４及び陰極部材２８はチタンからできている。

そして、図２に示すように、流路７から流れてくる原水は陽極部材２４と電解隔膜２６との間に給水することになり、流路９から流れてくる原水は陰極部材２８と電解隔膜２６との間に給水することになる。この電解槽１０は、図１に示すように、複数設けられており、各電解槽１０には、陽極部材２４及び陰極部材２８に電圧を加えるための電解用電源１６が接続されている。

複数設けられた電解槽１０の連結は、図３に示すように、連結管３０、３２を用いることで行っている。連結管３０、３２は電解槽１０の外側表面に電解槽１０内に通じるように設けられており、電解槽１０内を循環する生成水（アルカリ性水及び酸性水）を電解槽１０から流出したり、電解槽１０へ流入したりすることが可能となっている。

そして、具体的には、複数の連結管３０、３２は、図３に示すように、電解槽１０の長手方向の端部側に設けられ、前記電解槽の外側表面より突出している。一方の連結管３２は、電解隔膜２６と陰極部材２８との間で生成されるアルカリ性水を移動することが可能になっている。また、他方の連結管３０は電解隔膜２６と陽極部材２４との間で生成される酸性水を移動することが可能になっている。

電解槽１０同士の連結に際しては、図３に示すように、アルカリ性水を移動する連結管３２同士を連結し、酸性水を移動する連結管３０同士を連結することで電解槽１０同士の連結を行っている。本例においては、図３に示すように、連結管３２同士の連結に際しては、継手３４を用いることで連結を行っている。また、連結管３０同士の連結に際しては、継手３６を用いることで連結を行っている。ただし、連結管３０、３２の構造によっては、継手３４、３６を用いることなく直接に連結管３０同士、連結管３２同士の連結を行うことも可能である。このようにして、複数の電解槽１０を電解槽１０に設けられた連結管３０同士、連結管３２同士を連結することで複数、本例では四つの電解槽１０の連結を行っている。

複数連結された電解槽１０の最後の電解槽１０に接続されてる流路１７、１９は、複数の電解槽１０を循環した生成水（アルカリ性水及び酸性水）を導出することになる。そのため、流路１７には、陽極部材２４と電解隔膜２６との間で生成された酸性水が送出され、流路１９には、陰極部材２８と電解隔膜２６との間で生成されたアルカリ性水が送出されることになっている。そして、流路１７に設けられている３方電磁弁２２及び、流路１９に設けられている３方電磁弁２０が制御部から送られる信号により、３方電磁弁２０、２２を開いたり、閉じたりすることにより酸性水、アルカリ性水を送出することになる。

つぎに、本発明である電気分解整水生成装置１の動作について説明する。まず、操作・表示部１４を操作することにより、制御部１２へ作動するための信号を送ることで電磁弁２を開き水道水、或いは地下水等を含む原水を電気分解整水生成装置１内へ給水する。具体的には、流路５へ原水を流す。原水が流路５を流れることで圧力センサー４が作動し、原水の水圧を感知して制御部１２へ原水が流れているという信号（ＯＮ信号）を送る。

そして、制御部１２は圧力センサーのＯＮ信号を受け、各電解槽１０に接続されている電解用電源１６を作動させる。このとき、原水は流路５を通り、二つに分かれた流路７、９に分かれ、流路７を通る原水は流量調節弁８を通り、流路９を通る原水は流量調整弁６を通り電解槽１０へ向かう。流路７を通る原水は電解槽１０の陽極部材２４と電解隔膜２６との間を流れていき、流路９を通る原水は電解隔膜２６と陰極部材２８との間を流れていく。

そして、流路７、流路９を流れ出た原水は電解槽１０内を流れる。このとき、電解槽１０に接続してある電解用電源１６は作動しているため、陽極部材２４及び陰極部材２８に電圧が印加され、電解槽１０内での原水の電気分解が行われる。その結果、電離作用により、陰極部材２８側に水素イオンが生成され、陽極部材２４側に酸素イオンが生成される。そして、電解槽１０に入ってきた原水はアルカリ性水と酸性水とに分離される。具体的には、電解隔膜２６と陰極部材２８との間にはアルカリ性水が生成され、電解隔膜２６と陽極部材２４との間には酸性水が生成される。

以上のように、原水から生成されたアルカリ性水と酸性水とは、電解槽１０内を流れ、電解槽１０の長手方向の端部側の連結管３０、３２へ到達し、電解槽１０の長手方向の端部側に設けられた、連結管３０へ酸性水が流れ、連結管３２へアルカリ性水が流れ、継手３４、３６内を流れ、連結された別の電解槽１０の連結管３０へ酸性水が流れ、連結管３２へアルカリ性水が流れる（図３参照）。そして、酸性水、アルカリ性水は、連結した別の電解槽１０内を流れる。このとき、別の電解槽１０に接続してある電解用電源１６も作動しているため、電解隔膜２６と陰極部材２８との間にはアルカリ性水が、電解隔膜２６と陽極部材２４との間には酸性水が維持される。

そして、この別の電解槽１０をアルカリ性水及び酸性水が流れ、電解槽１０の長手方向の端部側の連結管３０、３２へ到達する。そして、同様に、連結管３０へ酸性水が流れ、連結管３２へアルカリ性水が流れる。図３では図示していないが、同様に継手３４、３６内を流れ、さらに別の電解槽１０の連結管３０へ酸性水が流れ、連結管３２へアルカリ性水が流れる。以上ようにして、本例においては、四つの電解槽１０が充填されるだけの原水が給水される。ただし、流量調節弁６、８を個別に調整して、原水を生成して得られる酸性水及びアルカリ性水の流量を調節することも可能である。

四つの電解槽１０で原水の電気分解が終了すると、操作・表示部を操作して制御部１２から３方電磁弁２０、２２へ信号を送り、閉じていた３方電磁弁２０、２２を開いて酸性水及びアルカリ性水を取り出すことになる。具体的には、図４に示すように、流路１７により、陽極部材２４と電解隔膜２６との間で生成された酸性水が送出され、流路１９により、陰極部材２８と電解隔膜２６との間で生成されたアルカリ性水が送出される。

（例２）
また、一つの電解槽１０内を流れる原水を電気分解するための電解用電源１６からの電圧と、その一つの電解槽１０に連結されている別の電解槽１０内を流れる原水を電気分解するための電解用電源１６からの電圧とを変えるということも可能である。

上記と同様に、原水が流路５を通り、二つに分かれた流路７、９に分かれ、流路７を通る原水は流量調節弁８を通り、流路９を通る原水は流量調整弁６を通り電解槽１０へ向かう。流路７を通る原水は電解槽１０の陽極部材２４と電解隔膜２６との間を流れていき、流路９を通る原水は電解隔膜２６と陰極部材２８との間を流れていく（図２参照）。そして、流路７、流路９を流れ出た原水は電解槽１０内を流れる。このとき、電解槽１０に接続してある電解用電源１６は作動しており、陽極部材２４及び陰極部材２８に弱い電圧を印加して、電解槽１０内での原水の電気分解が行われる。

その結果、電離作用により、陰極部材２８側に水素イオンが生成され、陽極部材２４側に酸素イオンが生成される。そして、電解槽１０に入ってきた原水は弱アルカリ性水と弱酸性水とに分離される。具体的には、電解隔膜２６と陰極部材２８との間には弱アルカリ性水が生成され、電解隔膜２６と陽極部材２４との間には弱酸性水が生成される。

そして、原水から生成された弱アルカリ性水と弱酸性水とは、電解槽１０内を流れ、電解槽１０の長手方向の端部側の連結管３０、３２へ到達し、電解槽１０の長手方向の端部側に設けられた、連結管３０へ酸性水が流れ、連結管３２へアルカリ性水が流れ、継手３４、３６内を流れ、連結された別の電解槽１０の連結管３０へ弱酸性水が流れ、連結管３２へ弱アルカリ性水が流れる（図３参照）。

そして、弱酸性水、弱アルカリ性水は、連結した別の電解槽１０内を流れる。このとき、別の電解槽１０に接続してある電解用電源１６も作動しており、陽極部材２４及び陰極部材２８に強い電圧を印加して、電解隔膜２６と陰極部材２８との間には弱アルカリ性水を強アルカリ性水へ変え、また、電解隔膜２６と陽極部材２４との間には弱酸性水を強酸性水へ変える。

その結果、この別の電解槽１０内では、強アルカリ性水及び強酸性水が充填されることになり、弱アルカリ性水及び弱酸性水を充填した電解槽１０と強アルカリ性水及び強酸性水を充填した電解槽１０を作り出すことが可能になる。

本発明である電気分解整水生成装置の概略構成を示す説明図である。 電解槽と流路との関係を示す電解槽の端部近傍の説明図である。 電解槽同士の連結を示す説明図である。 最後に連結された電解槽と流路との関係を示す電解槽の端部近傍の説明図である。 従来の電気分解整水生成装置における原水の流れを示す説明図である。 従来の電気分解整水生成装置の電解槽を示す説明図である。

符号の説明

１…電気分解整水生成装置、２…電磁弁、４…圧力センサー、５、７、９、１７、１９…流路、６、８…流量調節弁、１０…電解槽、１２…制御部、１４…操作・表示部、１６…電解用電源、２０、２２…３方電磁弁、３０、３２…連結管、３４、３６…継手

Claims (6)

1. 液体である原水を電解槽へ送り、前記電解槽内に設けられた、陰極部材と陽極部材と、前記陰極部材と前記陽極部材とに挟み込まれた電解隔膜とで前記原水の電気分解を行うことにより、前記電解隔膜と前記陰極部材との間にアルカリ性水を、前記電解隔膜と前記陽極部材との間に酸性水を生成することで、生成水である前記アルカリ性水及び前記酸性水を得ることが可能な電気分解整水生成装置において、
   前記電解槽内を循環する前記原水、或いは前記生成水を前記電解槽から流出したり、前記電解槽へ流入したりすることが可能となるように、前記電解槽の外側表面に前記電解槽内に通じる連結管が設けられていることを特徴とする電気分解整水生成装置。
2. 前記連結管は前記電解槽の長手方向の端部側に設けられ、前記電解槽の外側表面より突出していることを特徴とする請求項１に記載の電気分解整水生成装置。
3. 前記連結管は前記電解槽の長手方向の前記端部側に複数設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電気分解整水生成装置
4. 前記電解槽に設けられた複数の前記連結管のうち少なくとも一方は、前記電解隔膜と前記陰極部材との間の前記アルカリ性水を移動することが可能であり、また、複数の前記連結管のうち少なくとも他方は、前記電解隔膜と前記陽極部材との間の前記酸性水を移動することが可能であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の電気分解整水生成装置。
5. 前記電解槽同士の連結に際しては、前記アルカリ性水を移動する前記連結管同士を連結し、前記酸性水を移動する前記連結管同士を連結することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の電気分解整水生成装置。
6. 複数の前記連結管が設けられた各前記電解槽には、前記電解槽内の前記電解隔膜と前記陰極部材との間で前記アルカリ性水を生成し、前記電解隔膜と前記陽極部材との間で前記酸性水を生成することが可能なように前記陰極部材及び前記陽極部材に電圧を加えるための電解用電源が取り付けられていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の電気分解整水生成装置。
   

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