JP2014171965A - Electrolytic process, apparatus for the same and electrolytic cleaning agent - Google Patents

Electrolytic process, apparatus for the same and electrolytic cleaning agent Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To produce an alkaline electrolytic water of a pH higher than 13 efficiently in a diaphragm type electrolytic bath.SOLUTION: An electrolytic apparatus includes an electrolytic bath 1 in which an anode 5 and a cathode 6 are arranged each in two electrolytic chambers 2 and 3 divided with a ceramic diaphragm 4 allowing only cations to pass through, electrolyte aqueous solution supply means 7 for supplying an electrolyte aqueous solution W1 containing an electrolyte, e.g. potassium carbonate or sodium carbonate, to the first electrolytic chamber 2, water supply means 8 for supplying water W to the second electrolytic chamber 3, electrolytic voltage application means 9 for applying an electrolytic voltage across the anode 5 and the cathode 6, electrolytic condition adjustment means 10 for adjusting electrolytic conditions to cause cations produced in the first electrolytic chamber 2 to pass through the second electrolytic chamber 3 through the ceramic diaphragm 4 so as to form an alkaline electrolytic water W2 of a pH higher than 13 and discharge carbonate ion produced in the first electrolytic chamber 2 as carbon dioxide and discharging means 11 for discharging carbon dioxide produced in the first electrolytic chamber 2 and hydrogen produced in the second electrolytic chamber 3.

Description

本発明は、アルカリ性電解水を生成する電解方法に係り、特に、ｐＨ値が１３を超える強アルカリ性電解水を生成する上で有効な電解方法及びその装置並びにこの電解装置にて製造される電解式洗浄剤に関する。   The present invention relates to an electrolysis method for producing alkaline electrolyzed water, and in particular, an electrolysis method and apparatus effective for producing strongly alkaline electrolyzed water having a pH value of more than 13, and an electrolytic method produced by this electrolyzer. It relates to cleaning agents.

従来この種の電解方法としては例えば特許文献１〜４に記載のものが既に提供されている。
特許文献１には、塩化ナトリウム等の電解質を添加した電解液を電解するために、電解槽、対構成の電極と隔膜から構成される二槽式電解イオン水製造装置が開示されている。
特許文献２には、電気分解を行う電解槽に陽極側と陰極側とを区画するイオン交換膜を配置し、陽極側に炭酸カリウムを含む電解質水溶液を供給し、陰極側に純水を供給して、電気分解により強アルカリイオン水を生成する製造方法が開示されている。
特許文献３には、機械加工用油剤の一要素である水としてアルカリ性電解水が用いられ、このアルカリ性電解水が、純水と、炭酸カリウムを含む電解質水溶液と、カリウムイオンのみを通過させるイオン交換膜を用いた電気分解により生成されるｐＨ値が１０．５以上１３．０以下である態様が開示されている。
特許文献４には、粘土鉱物を焼成した粒状或いは焼成したセラミックを粒状に破砕したセラミックが、そのセラミック１００重量部に対して５〜１００重量部の水溶性高分子でバインドされ、平面又は曲面状の型枠で乾燥された電気分解用セラミック隔膜が開示されている。 Conventionally, as this type of electrolysis method, for example, those described in Patent Documents 1 to 4 have already been provided.
Patent Document 1 discloses a two-tank electrolytic ionic water production apparatus composed of an electrolytic cell, a pair of electrodes and a diaphragm for electrolyzing an electrolytic solution to which an electrolyte such as sodium chloride is added.
In Patent Document 2, an ion exchange membrane that partitions an anode side and a cathode side is disposed in an electrolytic cell that performs electrolysis, an aqueous electrolyte solution containing potassium carbonate is supplied to the anode side, and pure water is supplied to the cathode side. Thus, a production method for producing strong alkaline ionized water by electrolysis is disclosed.
In Patent Document 3, alkaline electrolyzed water is used as water that is one element of an oil for machining, and this alkaline electrolyzed water passes pure water, an electrolyte aqueous solution containing potassium carbonate, and ion exchange that allows only potassium ions to pass therethrough. An embodiment in which the pH value generated by electrolysis using a membrane is 10.5 or more and 13.0 or less is disclosed.
In Patent Document 4, a ceramic obtained by firing a clay mineral or a ceramic obtained by pulverizing a fired ceramic is bound with 5 to 100 parts by weight of a water-soluble polymer with respect to 100 parts by weight of the ceramic, and is flat or curved. Electrolytic ceramic membranes dried in a mold are disclosed.

特許第３１４５３４７号公報（従来の技術，図３）Japanese Patent No. 3145347 (prior art, FIG. 3) 特開２００４−２７５８４１号公報（発明の実施の形態，図１）Japanese Patent Laying-Open No. 2004-275841 (Embodiment of the Invention, FIG. 1) 特開２０１２−９２２０５号公報（発明を実施するための形態，図２）JP 2012-92205 A (Mode for carrying out the invention, FIG. 2) 特開２００５−１７１３５１号公報（発明を実施するための最良の形態，図４）Japanese Patent Laying-Open No. 2005-171351 (Best Mode for Carrying Out the Invention, FIG. 4)

しかしながら、いずれの特許文献１〜４にあっても、ｐＨ値が１３を超えるアルカリ性電解水を生成することは不可能であった。   However, in any of Patent Documents 1 to 4, it has been impossible to generate alkaline electrolyzed water having a pH value exceeding 13.

本発明が解決しようとする技術的課題は、隔膜式電解槽を用いて、ｐＨ値が１３を超えるアルカリ性電解水を効率的に生成する電解方法及びその装置並びに電解式洗浄剤を提供することにある。   The technical problem to be solved by the present invention is to provide an electrolysis method and apparatus for efficiently producing alkaline electrolyzed water having a pH value exceeding 13 using a diaphragm type electrolytic cell, and an electrolytic cleaning agent. is there.

請求項１に係る発明は、陽イオンのみが通過するセラミック隔膜で仕切られた２つの電解室に陽極、陰極が夫々配置された電解槽を用い、陰極側からアルカリ性電解水を生成する電解方法であって、前記電解槽の陽極が配置された第１の電解室に、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素カリウム又は炭酸水素ナトリウムのいずれかの電解質が含まれる電解質水溶液を供給する電解質水溶液供給工程と、前記電解槽の陰極が配置された第２の電解室に水を供給する水供給工程と、前記陽極及び陰極間に電解電圧を印加することで陽極、陰極で電解質水溶液、水を夫々電解し、第１の電解室で生成された陽イオンを前記セラミック隔膜を通じて第２の電解室に通過させ、第２の電解室の水酸基と化合させることでｐＨ値が１３を超えるアルカリ性電解水を生成する電解工程と、この電解工程と並行して行われ、第１の電解室で生成された炭酸イオンを二酸化炭素として排出すると共に、第２の電解室で生成された水素を排出する排気工程と、を備えたことを特徴とする電解方法である。   The invention according to claim 1 is an electrolysis method for generating alkaline electrolyzed water from the cathode side using an electrolytic cell in which an anode and a cathode are respectively disposed in two electrolytic chambers separated by a ceramic diaphragm through which only cations pass. An electrolyte aqueous solution supplying step of supplying an electrolyte aqueous solution containing any one of potassium carbonate, sodium carbonate, potassium bicarbonate, or sodium bicarbonate to the first electrolytic chamber in which the anode of the electrolytic cell is disposed; A water supply step of supplying water to the second electrolysis chamber in which the cathode of the electrolytic cell is disposed, and applying an electrolytic voltage between the anode and the cathode to electrolyze an aqueous electrolyte solution and water at the anode and the cathode, respectively The cation generated in the first electrolysis chamber is passed through the ceramic diaphragm to the second electrolysis chamber and combined with the hydroxyl group of the second electrolysis chamber, whereby the pH value exceeds 13. An electrolysis process for producing electrolyzed water, and in parallel with this electrolysis process, the carbonate ions produced in the first electrolysis chamber are discharged as carbon dioxide, and the hydrogen produced in the second electrolysis chamber is discharged. And an exhaust process for discharging.

請求項２に係る発明は、陽イオンのみが通過するセラミック隔膜で仕切られた２つの電解室に陽極、陰極が夫々配置された電解槽と、この電解槽の陽極が配置された第１の電解室に、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素カリウム又は炭酸水素ナトリウムのいずれかの電解質が含まれる電解質水溶液を供給する電解質水溶液供給手段と、前記電解槽の陰極が配置された第２の電解室に水を供給する水供給手段と、前記陽極、陰極で電解質水溶液、水を夫々電解するように前記陽極及び陰極間に電解電圧を印加する電解電圧印加手段と、第１の電解室で生成された陽イオンを前記セラミック隔膜を通じて第２の電解室に通過させ、第２の電解室の水酸基と化合させることでｐＨ値が１３を超えるアルカリ性電解水を生成すると共に、第１の電解室で生成された炭酸イオンを二酸化炭素として排気するように、前記電解電圧及び陽極・陰極間に流れる電解電流に関する電解条件を調整する電解条件調整手段と、第１の電解室で生成された二酸化炭素及び第２の電解室で生成された水素を排出する排気手段と、を備えたことを特徴とする電解装置である。   According to the second aspect of the present invention, there is provided an electrolytic cell in which an anode and a cathode are respectively disposed in two electrolytic chambers separated by a ceramic diaphragm through which only cations pass, and a first electrolysis in which the anode of the electrolytic cell is disposed. An electrolyte aqueous solution supply means for supplying an aqueous electrolyte solution containing an electrolyte of any one of potassium carbonate, sodium carbonate, potassium hydrogen carbonate or sodium hydrogen carbonate, and a second electrolytic chamber in which the cathode of the electrolytic cell is disposed A water supply means for supplying water, an electrolytic aqueous solution at the anode and cathode, an electrolysis voltage applying means for applying an electrolysis voltage between the anode and the cathode so as to electrolyze water, and a first electrolysis chamber The cation is passed through the ceramic diaphragm to the second electrolysis chamber and combined with the hydroxyl group of the second electrolysis chamber to generate alkaline electrolyzed water having a pH value exceeding 13, and the first Electrolysis condition adjusting means for adjusting the electrolysis conditions relating to the electrolysis voltage and the electrolysis current flowing between the anode and the cathode so that the carbonate ions generated in the open chamber are discharged as carbon dioxide, and generated in the first electrolysis chamber An electrolysis apparatus comprising exhaust means for discharging carbon dioxide and hydrogen generated in a second electrolysis chamber.

請求項３に係る発明は、請求項２に係る電解装置において、前記電解質水溶液供給手段は電解質濃度が５％を超える電解質水溶液を供給するものであることを特徴とする電解装置である。
請求項４に係る発明は、請求項２又は３に係る電解装置において、前記電解質水溶液供給手段は定期的又は不定期的に電解質が補給可能な電解質補給部を有していることを特徴とする電解装置である。
請求項５に係る発明は、請求項２ないし４いずれかに係る電解装置において、前記電解条件調整手段は、前記電解槽の第２の電解室に、当該第２の電解室で生成されるアルカリ性電解水のｐＨ値が検出可能なｐＨ検出器を有し、当該ｐＨ検出器にて検出されたｐＨ値が１３を超える予め決められた目標値に到達した条件で前記電解電圧印加手段による電解電圧の印加動作を停止することを特徴とする電解装置である。
請求項６に係る発明は、請求項２ないし５いずれかに係る電解装置にて生成されたｐＨ値が１３を超えるアルカリ性電解水を含む電解式洗浄剤である。 The invention according to claim 3 is the electrolysis apparatus according to claim 2, wherein the electrolyte aqueous solution supply means supplies an electrolyte aqueous solution having an electrolyte concentration exceeding 5%.
The invention according to claim 4 is the electrolysis apparatus according to claim 2 or 3, wherein the electrolyte aqueous solution supply means has an electrolyte replenishment section capable of replenishing the electrolyte regularly or irregularly. Electrolytic device.
According to a fifth aspect of the present invention, in the electrolysis apparatus according to any of the second to fourth aspects, the electrolysis condition adjusting means is alkaline in the second electrolysis chamber of the electrolysis tank. An electrolysis voltage generated by the electrolysis voltage applying means has a pH detector capable of detecting the pH value of electrolyzed water, and the pH value detected by the pH detector reaches a predetermined target value exceeding 13. The electrolysis apparatus is characterized in that the application operation of is stopped.
The invention according to claim 6 is an electrolytic cleaning agent containing alkaline electrolyzed water having a pH value of more than 13 produced by the electrolysis apparatus according to any one of claims 2 to 5.

請求項１に係る発明によれば、隔膜式電解槽を用いて、ｐＨ値が１３を超えるアルカリ性電解水を効率的に生成することができる。
請求項２に係る発明によれば、隔膜式電解槽を用いて、ｐＨ値が１３を超えるアルカリ性電解水を効率的に生成することが可能な電解装置を提供することができる。
請求項３に係る発明によれば、本構成を有さない態様に比べて、電解効率を向上させることができ、ｐＨ値が１３を超えるアルカリ性電解水の生成効率を高めることができる。
請求項４に係る発明によれば、本構成を有さない態様に比べて、電解質水溶液の補充を無駄なく実施することができる。
請求項５に係る発明によれば、本構成を有さない態様に比べて、所望のｐＨ値のアルカリ性電解水を確実に得ることができる。
請求項６に係る発明によれば、本構成を有さない態様に比べて、広範囲のｐＨ値の電解式洗浄剤を簡単に作製することができる。 According to the invention which concerns on Claim 1, alkaline electrolyzed water whose pH value exceeds 13 can be efficiently produced | generated using a diaphragm type electrolytic cell.
According to the invention which concerns on Claim 2, the electrolyzer which can produce | generate efficiently the alkaline electrolyzed water whose pH value exceeds 13 using a diaphragm type electrolytic cell can be provided.
According to the invention which concerns on Claim 3, compared with the aspect which does not have this structure, electrolysis efficiency can be improved and the production | generation efficiency of alkaline electrolyzed water whose pH value exceeds 13 can be improved.
According to the invention which concerns on Claim 4, replenishment of electrolyte aqueous solution can be implemented without waste compared with the aspect which does not have this structure.
According to the invention which concerns on Claim 5, compared with the aspect which does not have this structure, the alkaline electrolyzed water of desired pH value can be obtained reliably.
According to the invention which concerns on Claim 6, compared with the aspect which does not have this structure, the electrolytic cleaning agent of the pH value of a wide range can be produced easily.

（ａ）は本発明が適用された電解装置の実施の形態の概要を示す説明図、（ｂ）は（ａ）の電解装置の電解原理を模式的に示す説明図である。(A) is explanatory drawing which shows the outline | summary of embodiment of the electrolysis apparatus to which this invention was applied, (b) is explanatory drawing which shows typically the electrolysis principle of the electrolysis apparatus of (a). 実施の形態１に係る電解装置としての電解式洗浄水製造装置の全体構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the whole structure of the electrolytic-type washing water manufacturing apparatus as an electrolysis apparatus which concerns on Embodiment 1. FIG. 図２の電解式洗浄水製造装置の電解槽周りの要部を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the principal part around the electrolytic vessel of the electrolytic cleaning water manufacturing apparatus of FIG. （ａ）は実施の形態１で用いられる電解槽のセラミック隔膜の一例を示す説明図、（ｂ）はセラミック隔膜の分子構造を模式的に示す説明図である。(A) is explanatory drawing which shows an example of the ceramic diaphragm of the electrolytic cell used in Embodiment 1, (b) is explanatory drawing which shows typically the molecular structure of a ceramic diaphragm. 実施の形態１に係る電解式洗浄水製造装置による洗浄水製造制御過程を示すフローチャートである。5 is a flowchart showing a cleaning water production control process by the electrolytic cleaning water production apparatus according to the first embodiment. 実施の形態１に係る電解式洗浄水製造装置の電解槽内での電解処理を模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows typically the electrolytic treatment in the electrolytic vessel of the electrolytic cleaning water manufacturing apparatus which concerns on Embodiment 1. FIG. （ａ）は実施の形態１に係る電解槽での電解条件を示す説明図、（ｂ）は電解条件としての電解電圧（又は電解電流）と電解質水溶液から生成される二酸化炭素の生成量との関係を模式的に示す説明図である。(A) is explanatory drawing which shows the electrolysis conditions in the electrolytic cell which concerns on Embodiment 1, (b) is the electrolysis voltage (or electrolysis current) as electrolysis conditions, and the production amount of the carbon dioxide produced | generated from electrolyte aqueous solution It is explanatory drawing which shows a relationship typically.

◎実施の形態の概要
図１（ａ）は本発明が適用される電解装置の実施の形態の概要を模式的に示す説明図である。
同図において、電解装置は、陽イオンのみが通過するセラミック隔膜４で仕切られた２つの電解室２，３に陽極５、陰極６が夫々配置された電解槽１と、この電解槽１の陽極５が配置された第１の電解室２に、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素カリウム又は炭酸水素ナトリウムのいずれかの電解質が含まれる電解質水溶液Ｗ１を供給する電解質水溶液供給手段７と、電解槽１の陰極６が配置された第２の電解室３に水Ｗを供給する水供給手段８と、陽極５、陰極６で電解質水溶液Ｗ１、水Ｗを夫々電解するように陽極５及び陰極６間に電解電圧を印加する電解電圧印加手段９と、第１の電解室２で生成された陽イオンをセラミック隔膜４を通じて第２の電解室３に通過させ、第２の電解室３の水酸基と化合させることでｐＨ値が１３を超えるアルカリ性電解水Ｗ２を生成すると共に、第１の電解室２で生成された炭酸イオンを二酸化炭素として排気するように、電解電圧及び陽極５・陰極６間に流れる電解電流に関する電解条件を調整する電解条件調整手段１０と、第１の電解室２で生成された二酸化炭素及び第２の電解室３で生成された水素を排出する排気手段１１と、を備えている。 Outline of Embodiment FIG. 1A is an explanatory diagram schematically showing an outline of an embodiment of an electrolysis apparatus to which the present invention is applied.
In the figure, an electrolysis apparatus includes an electrolytic cell 1 in which an anode 5 and a cathode 6 are respectively disposed in two electrolytic chambers 2 and 3 separated by a ceramic diaphragm 4 through which only cations pass, and an anode of the electrolytic cell 1. An electrolytic aqueous solution supply means 7 for supplying an electrolytic aqueous solution W1 containing an electrolyte of any one of potassium carbonate, sodium carbonate, potassium bicarbonate, or sodium bicarbonate to the first electrolytic chamber 2 in which 5 is disposed; The water supply means 8 for supplying water W to the second electrolysis chamber 3 in which the cathode 6 is disposed, and the anode 5 and the cathode 6 are used between the anode 5 and the cathode 6 so as to electrolyze the aqueous electrolyte solution W1 and the water W, respectively. The electrolytic voltage applying means 9 for applying the electrolytic voltage and the cation generated in the first electrolytic chamber 2 are passed through the second electrolytic chamber 3 through the ceramic diaphragm 4 and combined with the hydroxyl group of the second electrolytic chamber 3. PH value is 13 The electrolysis conditions relating to the electrolysis voltage and the electrolysis current flowing between the anode 5 and the cathode 6 are adjusted so that the alkaline electrolyzed water W2 exceeding 1 is generated and the carbonate ions generated in the first electrolysis chamber 2 are exhausted as carbon dioxide. The electrolysis condition adjusting means 10 and the exhaust means 11 for discharging the carbon dioxide generated in the first electrolysis chamber 2 and the hydrogen generated in the second electrolysis chamber 3 are provided.

このような技術的手段において、電解槽１として、一般的な樹脂製イオン交換膜ではなくセラミック隔膜４を使用しているのは、ｐＨ値が１３を超えるアルカリ性電解水Ｗ２に耐える耐久性を考慮したものである。
電解槽１としては、連続式、バッチ式のいずれでも適用可能である。ここで、バッチ式の場合には低電圧、低電流での電解が可能であるが、循環用のポンプタンクが必要不可欠になる。一方、連続式の場合には循環系統が不要で構造を簡略化することが可能であるが、大電流での電解若しくは小流量での電解が必要である。
また、電解槽１のセラミック隔膜４とは、負帯電性を有するセラミックで陽イオンを通過させる隔膜として構成されたものであればよい。ここで、セラミック隔膜４としては陽イオン交換能を有する鉱石を利用する態様が挙げられる。この種の鉱石としては、ゼオライト、カオリナイト、長石等が代表的である。この種の鉱石は、結晶全体が帯電しているのではなく、かご形の結晶の内側、つまりイオンが通過する場所が負に帯電するものである。ゼオライトを例に挙げれば、ゼオライトを構成するケイ素、アルミニウム及び酸素が三次元的に組み合わされることで起こる現象であり、ケイ素の周りが電気的に中性で、アルミニウムの周りが−１価になることから、負に帯電することになるのである。このため、これらの鉱石製隔膜は陽イオンを選択的に通過させる事が可能である。
更に、電解槽１の電極（陽極５・陰極６）の材料としては適宜選定して差し支えないが、陰極６側でｐＨ値が１３を超えるアルカリ性電解水Ｗ２を生成することから、陰極６としては耐アルカリ性の高い材料（例えばチタン）を使用するようにすればよい。
そして更に、電解質水溶液Ｗ１としては、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素カリウム又は炭酸水素ナトリウム（重曹）のいずれをも使用可能であるが、電解効率を考慮すると、炭酸カリウム、炭酸ナトリウムが好ましい。
更にまた、水供給手段８の水としては、純水が好ましいが、水道水をも使用可能である。 In such technical means, the ceramic diaphragm 4 is used as the electrolytic cell 1 instead of a general resin ion exchange membrane in consideration of the durability to withstand alkaline electrolyzed water W2 having a pH value exceeding 13. It is a thing.
As the electrolytic cell 1, either a continuous type or a batch type is applicable. Here, in the case of the batch type, electrolysis can be performed at a low voltage and a low current, but a circulation pump tank is indispensable. On the other hand, in the case of the continuous type, a circulation system is unnecessary and the structure can be simplified, but electrolysis with a large current or electrolysis with a small flow rate is necessary.
Further, the ceramic diaphragm 4 of the electrolytic cell 1 may be any ceramic as long as it is a negatively charged ceramic and configured as a diaphragm that allows cations to pass therethrough. Here, the ceramic diaphragm 4 includes an embodiment using an ore having a cation exchange ability. Typical examples of this type of ore include zeolite, kaolinite, and feldspar. In this type of ore, the entire crystal is not charged, but the inside of the squirrel-shaped crystal, that is, the place where ions pass is negatively charged. Taking zeolite as an example, it is a phenomenon that occurs when silicon, aluminum, and oxygen that make up zeolite are combined in a three-dimensional manner, with silicon being electrically neutral and aluminum surrounding being −1. Therefore, it will be negatively charged. Therefore, these ore diaphragms can selectively pass cations.
Further, the material of the electrode (anode 5 / cathode 6) of the electrolytic cell 1 may be appropriately selected. However, since the alkaline electrolyzed water W2 having a pH value exceeding 13 is generated on the cathode 6 side, A material having high alkali resistance (for example, titanium) may be used.
Furthermore, as the electrolytic aqueous solution W1, any of potassium carbonate, sodium carbonate, potassium hydrogen carbonate, or sodium hydrogen carbonate (sodium bicarbonate) can be used, but potassium carbonate and sodium carbonate are preferable in view of electrolysis efficiency.
Furthermore, the water of the water supply means 8 is preferably pure water, but tap water can also be used.

また、電解電圧印加手段９としては、セラミック隔膜４を通じて陽極５側の陽イオンが陰極６側に移動し、かつ、陰極６側でｐＨ値が１３を超えるアルカリ性電解水Ｗ２を生成するものであればよく、電解電圧、電極（陽極５・陰極６）間のインピダンスに依存する電解電流、電解処理時間などを適宜選定すればよい。
更に、電解条件調整手段１０としては、ｐＨ値が１３を超えるアルカリ性電解水Ｗ２を生成すること、及び、炭酸イオンを二酸化炭素として排気可能であることを満たすように、電解条件（電解電圧、電解電流）を調整するようにすればよい。
更にまた、排気手段１１としては、夫々の電解室２，３で生成されるガス（ＣＯ２、Ｈ２）は電解室２，３内に溜まると室内圧が上昇してしまうことから、これを排気するものであればよい。この種の排気手段１１としては例えば電解室２，３に連通するように付加すればよく、電解室２，３を区画する電解槽１に直接設けてもよいし、あるいは、電解室２，３に連通する連通室を別途設け、この連通室を区画する区画部材に付加するようにしてもよい。また、排気手段１１の排気口は常時開放されていてもよいし、あるいは、定期的若しくは不定期的に開閉するように開閉機構を付加してもよい。 The electrolytic voltage application means 9 may be one that generates alkaline electrolyzed water W2 having a pH value of more than 13 on the cathode 6 side, while the cation on the anode 5 side moves to the cathode 6 side through the ceramic diaphragm 4. The electrolytic voltage, the electrolytic current depending on the impedance between the electrodes (the anode 5 and the cathode 6), the electrolytic treatment time, etc. may be appropriately selected.
Furthermore, as the electrolysis condition adjusting means 10, electrolysis conditions (electrolysis voltage, electrolysis, so as to satisfy that the alkaline electrolyzed water W 2 having a pH value exceeding 13 and that carbon dioxide can be exhausted as carbon dioxide are satisfied. (Current) may be adjusted.
Furthermore, as the exhaust means 11, the gas (CO 2 , H 2 ) generated in each of the electrolysis chambers 2 and 3 is increased in the chamber pressure when accumulated in the electrolysis chambers 2 and 3. It only needs to be exhausted. This type of exhaust means 11 may be added, for example, so as to communicate with the electrolysis chambers 2 and 3, and may be provided directly in the electrolysis tank 1 that partitions the electrolysis chambers 2 and 3, or the electrolysis chambers 2 and 3 A communication chamber that communicates with the communication chamber may be provided separately and added to a partition member that partitions the communication chamber. Moreover, the exhaust port of the exhaust means 11 may be always opened, or an opening / closing mechanism may be added so as to open / close regularly or irregularly.

このような電解装置を用いた電解方法は、図１（ａ）（ｂ）に示すように、陽イオンのみが通過するセラミック隔膜４で仕切られた２つの電解室２，３に陽極５、陰極６が夫々配置された電解槽１を用い、陰極６側からアルカリ性電解水Ｗ２を生成する電解方法であって、電解槽１の陽極５が配置された第１の電解室２に、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素カリウム又は炭酸水素ナトリウムのいずれかの電解質が含まれる電解質水溶液Ｗ１を供給する電解質水溶液供給工程と、電解槽１の陰極６が配置された第２の電解室３に水Ｗを供給する水供給工程と、陽極５及び陰極６間に電解電圧を印加することで陽極５、陰極６で電解質水溶液Ｗ１、水Ｗを夫々電解し、第１の電解室２で生成された陽イオン（Ｋ＋又はＮａ＋）をセラミック隔膜４を通じて第２の電解室３に通過させ、第２の電解室３の水酸基（ＯＨ−）と化合させることでｐＨ値が１３を超えるアルカリ性電解水Ｗ２を生成する電解工程と、この電解工程と並行して行われ、第１の電解室２で生成された炭酸イオン（ＣＯ３ ２−）を二酸化炭素（ＣＯ２）として排出すると共に、第２の電解室３で生成された水素（Ｈ２）を排出する排気工程と、を備えたものである。尚、第１の電解室２では陽極５周辺から酸素（Ｏ２）も生成されることから、排気工程にて二酸化炭素（ＣＯ２）と共に排出される。 As shown in FIGS. 1A and 1B, an electrolysis method using such an electrolysis apparatus has an anode 5 and a cathode in two electrolysis chambers 2 and 3 partitioned by a ceramic diaphragm 4 through which only cations pass. 6 is an electrolytic method for generating alkaline electrolyzed water W2 from the cathode 6 side using the electrolytic cell 1 in which each of the electrolytic cells 1 is disposed, and in the first electrolytic chamber 2 in which the anode 5 of the electrolytic cell 1 is disposed, potassium carbonate, Electrolyte aqueous solution supply process for supplying an electrolyte aqueous solution W1 containing an electrolyte of any one of sodium carbonate, potassium hydrogen carbonate or sodium hydrogen carbonate, and water W in the second electrolysis chamber 3 in which the cathode 6 of the electrolytic cell 1 is disposed. Cation generated in the first electrolysis chamber 2 by electrolyzing the aqueous electrolyte solution W1 and water W at the anode 5 and the cathode 6 by applying an electrolysis voltage between the anode 5 and the cathode 6, respectively. the (K + or Na +) Cerami Passed through click diaphragm 4 to the second electrolytic chamber 3, the hydroxyl group of the second electrolytic chamber 3 (OH -) and electrolysis step the pH value to generate an alkaline electrolytic water W2 exceeding 13 by causing combined with, the electrolyte Carbon dioxide (CO 3 2− ) generated in the first electrolysis chamber 2 is discharged in parallel with the process as carbon dioxide (CO 2 ), and hydrogen generated in the second electrolysis chamber 3 ( And an exhaust process for discharging H 2 ). In the first electrolysis chamber 2, oxygen (O 2 ) is also generated from the periphery of the anode 5, and is thus discharged together with carbon dioxide (CO 2 ) in the exhaust process.

次に、本実施の形態に係る電解装置の代表的態様又は好ましい態様について説明する。
先ず、電解質水溶液供給手段７の好ましい態様としては、電解質濃度が５％を超える電解質水溶液Ｗ１を供給するものが挙げられる。このように、電解質濃度が５％を超える電解質水溶液Ｗ１を使用すると、電極（陽極５・陰極６）間インピダンスが低下することから、その分、電解電流が増加することになり、電解処理が促進される。
また、電解質水溶液供給手段７の他の好ましい態様としては、定期的又は不定期的に電解質が補給可能な電解質補給部を有しているものが挙げられる。
第１の電解室２には、電解工程後に炭酸イオンが残らず、二酸化炭素として排気されるため、電解質水溶液Ｗ１が劣化した場合には、電解質が不足している状態であることから、本態様では、電解質だけを補給することが可能である。このため、第１の電解室２で陽イオンが第２の電解室３に移動することに伴って炭酸イオンが残留してしまう場合には、劣化した電解質水溶液Ｗ１を一部廃棄して新しい電解質水溶液Ｗ１を供給することが必要になるが、本態様では前述した一部廃棄が不要になることから、電解質資材を無駄に消耗しない点で好ましい。 Next, a typical aspect or a preferable aspect of the electrolysis apparatus according to the present embodiment will be described.
First, a preferred embodiment of the electrolyte aqueous solution supply means 7 includes one that supplies an electrolyte aqueous solution W1 having an electrolyte concentration exceeding 5%. As described above, when the electrolyte aqueous solution W1 having an electrolyte concentration exceeding 5% is used, the impedance between the electrodes (the anode 5 and the cathode 6) is lowered, so that the electrolysis current is increased accordingly, and the electrolytic treatment is accelerated. Is done.
Moreover, as another preferable aspect of the electrolyte aqueous solution supply means 7, what has the electrolyte replenishment part which can replenish electrolyte regularly or irregularly is mentioned.
Since no carbonate ions remain in the first electrolysis chamber 2 after the electrolysis step and are exhausted as carbon dioxide, the electrolyte solution is insufficient when the electrolyte aqueous solution W1 deteriorates. Then, it is possible to replenish only the electrolyte. For this reason, when carbonate ions remain as the cations move to the second electrolysis chamber 3 in the first electrolysis chamber 2, a part of the deteriorated aqueous electrolyte solution W1 is discarded to obtain a new electrolyte. Although it is necessary to supply the aqueous solution W1, this aspect is preferable in that the electrolyte material is not consumed wastefully because the above-described partial disposal is unnecessary.

更に、電解条件調整手段１０の好ましい態様としては、電解槽１の第２の電解室３に、当該第２の電解室３で生成されるアルカリ性電解水Ｗ２のｐＨ値が検出可能なｐＨ検出器１２を有し、当該ｐＨ検出器１２にて検出されたｐＨ値が１３を超える予め決められた目標値に到達した条件で電解電圧印加手段９による電解電圧の印加動作を停止する態様が挙げられる。
本態様は、ｐＨ検出器１２を付加し、所望のｐＨ値のアルカリ性電解水Ｗ２を得る上で有効である。
つまり、本態様によれば、第２の電解室３ではアルカリ性電解水Ｗ２が生成され、生成量が増加するに伴ってｐＨ値が変化するが、ｐＨ検出器１２のｐＨ値が１３を超える所望の目標値のアルカリ性電解水Ｗ２に至ったか否かを判別することが可能である。そして、図示外の制御装置がｐＨ検出器１２の検出情報に基づいて目標値に到達したと判断したときに、電解電圧印加手段９による印加電圧の印加動作を停止するため、所望のｐＨ値のアルカリ性電解水Ｗ２が得られる。 Furthermore, as a preferable aspect of the electrolysis condition adjusting means 10, a pH detector capable of detecting the pH value of the alkaline electrolyzed water W 2 generated in the second electrolysis chamber 3 in the second electrolysis chamber 3 of the electrolytic cell 1. And the application of the electrolysis voltage by the electrolysis voltage application means 9 is stopped under the condition that the pH value detected by the pH detector 12 reaches a predetermined target value exceeding 13. .
This embodiment is effective in adding the pH detector 12 and obtaining the alkaline electrolyzed water W2 having a desired pH value.
That is, according to this aspect, alkaline electrolyzed water W2 is generated in the second electrolysis chamber 3, and the pH value changes as the generation amount increases, but the pH value of the pH detector 12 is desired to exceed 13. It is possible to determine whether or not the target value of alkaline electrolyzed water W2 has been reached. When the control device (not shown) determines that the target value has been reached based on the detection information of the pH detector 12, the application of the applied voltage by the electrolytic voltage applying means 9 is stopped. Alkaline electrolyzed water W2 is obtained.

◎実施の形態１
−電解式洗浄水製造装置−
図２は実施の形態１に係る電解装置としての電解式洗浄水製造装置の全体構成を示す。
同図において、電解式洗浄水製造装置２０は、隔膜式電解槽２１と、この隔膜式電解槽２１に供給すべき電解質水溶液Ｗ１を貯留する電解質水溶液タンク２２（図中Ｔ１で表記）と、隔膜式電解槽２１に供給すべき原水Ｗ（本例では純水）を貯留する原水タンク２３（図中Ｔ２で表記）と、隔膜式電解槽２１で生成された洗浄水を貯留する洗浄水タンク２４（図中Ｔ３で表記）と、を備えている。
そして、隔膜式電解槽２１と電解質水溶液タンク２２との間には循環用配管２５，２６が連通接続され、電解質水溶液Ｗ１を供給する側の循環用配管２５には供給ポンプ２７（図中Ｐ１で表記）が設けられている。また、隔膜式電解槽２１と原水タンク２３との間には供給用配管２８が連通接続されると共に供給ポンプ２９（図中Ｐ２で表記）が設けられている。更に、隔膜式電解槽２１と洗浄水タンク２４との間には排出用配管３０が接続されると共に排出ポンプ３１（図中Ｐ３で表記）が設けられている。 Embodiment 1
-Electrolytic cleaning water production equipment-
FIG. 2 shows an overall configuration of an electrolytic cleaning water production apparatus as an electrolytic apparatus according to Embodiment 1.
In the figure, an electrolytic cleaning water production apparatus 20 includes a diaphragm electrolytic tank 21, an electrolyte aqueous solution tank 22 (denoted by T1 in the figure) for storing an electrolytic aqueous solution W1 to be supplied to the diaphragm electrolytic tank 21, a diaphragm. A raw water tank 23 (denoted by T2 in the figure) for storing raw water W (pure water in this example) to be supplied to the electrolytic cell 21 and a cleaning water tank 24 for storing the cleaning water generated in the diaphragm electrolytic cell 21 (Denoted by T3 in the figure).
Circulation pipes 25 and 26 are connected in communication between the diaphragm type electrolytic cell 21 and the electrolyte aqueous solution tank 22, and a supply pump 27 (indicated by P1 in the drawing) is connected to the circulation pipe 25 on the side supplying the electrolyte aqueous solution W1. Notation). Further, a supply pipe 28 is connected between the diaphragm electrolytic cell 21 and the raw water tank 23, and a supply pump 29 (denoted by P2 in the figure) is provided. Further, a discharge pipe 30 is connected between the diaphragm type electrolytic cell 21 and the washing water tank 24, and a discharge pump 31 (denoted by P3 in the figure) is provided.

−隔膜式電解槽−
本実施の形態において、隔膜式電解槽２１は、図２及び図４に示すように、電解質水溶液Ｗ１が収容される第１の電解室４１と、原水Ｗが収容される第２の電解室４２とをセラミック隔膜４３にて区画し、第１の電解室４１には電極としての陽極４４を、第２の電解室４２に電極としての陰極４５を夫々配置したものである。
本例では、電解質水溶液Ｗ１としては、電解質として炭酸カリウム又は炭酸ナトリウムが用いられている。そして、本例では電解質水溶液Ｗ１の電解質濃度は５％（本例では重量％濃度）以上の高濃度に選定されている。
また、セラミック隔膜４３としては、例えばゼオライト５０が用いられている。このゼオライト５０は、図４（ａ）に示すように、ケイ素（Ｓｉ）とアルミニウム（Ａｌ）とが酸素（Ｏ）を介して結合した構造をしており、ゼオライト５０の骨格はＳｉ−Ｏ−Ａｌ−Ｏ−Ｓｉの構造が三次元的に組み合わさることによって形成されている。このゼオライト５０の骨格構造中では、アルミニウム（＋３価）とケイ素（＋４価）とが酸素（−２価）を互いに共有するため、ケイ素の周りは電気的に中性となり、アルミニウムの周りは−１価の負帯電状態になる。
図４（ｂ）は代表的なゼオライト５０であるＡ型ゼオライトの骨格構造を模式的に示したものであり、骨格中に分子レベルの細孔５１を有するが、負帯電している骨格構造の細孔５１にはこの負電荷を補償する陽イオン５２（本例ではＫ＋又はＮａ＋）が必要になるという原理から、細孔５１からは陽イオン５２のみが通過可能という機能が発揮される。このため、このような構造のセラミック隔膜４３は第１の電解室４１中の陽イオン５２（Ｋ＋又はＮａ＋）のみを通過させる働きをする。
更に、電極としての陽極４４、陰極４５の材料としては適宜選定して差し支えないが、第２の電解室４２に配置される陰極４５はｐＨ値が１３を超える洗浄水Ｗ２に浸漬することになるため、少なくともこれに耐え得る材料、例えばチタン製であることを要する。 -Diaphragm electrolytic cell-
In the present embodiment, as shown in FIGS. 2 and 4, the diaphragm type electrolytic cell 21 includes a first electrolysis chamber 41 in which the aqueous electrolyte solution W1 is accommodated and a second electrolysis chamber 42 in which the raw water W is accommodated. Are separated by a ceramic diaphragm 43, and an anode 44 as an electrode is arranged in the first electrolysis chamber 41, and a cathode 45 as an electrode is arranged in the second electrolysis chamber 42, respectively.
In this example, as the electrolyte aqueous solution W1, potassium carbonate or sodium carbonate is used as the electrolyte. In this example, the electrolyte concentration of the aqueous electrolyte solution W1 is selected to be a high concentration of 5% (weight percent concentration in this example) or more.
As the ceramic diaphragm 43, for example, zeolite 50 is used. As shown in FIG. 4A, the zeolite 50 has a structure in which silicon (Si) and aluminum (Al) are bonded via oxygen (O), and the skeleton of the zeolite 50 is Si—O—. An Al—O—Si structure is formed by a three-dimensional combination. In the framework structure of the zeolite 50, since aluminum (+ trivalent) and silicon (+ tetravalent) share oxygen (-2 valence) with each other, silicon is electrically neutral and aluminum is surrounded by − It becomes a monovalent negatively charged state.
FIG. 4B schematically shows the framework structure of A-type zeolite, which is a typical zeolite 50, having pores 51 at the molecular level in the framework, but having a negatively charged framework structure. From the principle that the cation 52 (K + or Na + in this example) is required in the pore 51 to compensate for this negative charge, the function that only the cation 52 can pass from the pore 51 is exhibited. . For this reason, the ceramic diaphragm 43 having such a structure functions to allow only the cations 52 (K + or Na + ) in the first electrolysis chamber 41 to pass therethrough.
Further, the materials of the anode 44 and the cathode 45 as electrodes may be appropriately selected. However, the cathode 45 disposed in the second electrolysis chamber 42 is immersed in the cleaning water W2 having a pH value exceeding 13. Therefore, it is necessary to at least be made of a material that can withstand this, such as titanium.

また、本実施の形態では、図３に示すように、電極としての陽極４４、陰極４５間には電解電圧Ｖｅ印加用の電解電源６１が電源スイッチ６２を介して接続されている。
更に、本実施の形態では、電解質水溶液タンク２２は電解槽２１の第１の電解室４１と連通しており、また、原水タンク２３、洗浄水タンク２４は電解槽２１の第２の電解室４２と連通している。尚、電解槽２１及び各タンク２２〜２４のそれぞれの配管接続部には必要に応じて開閉バルブ（図示せず）が装備される。
更にまた、本実施の形態では、第２の電解室４２を区画する電解槽２１のうち電極としての陰極４５に近い内壁にはｐＨ検出器６３が装備されている。
また、各電解室４１，４２を区画する電解槽２１の上壁には夫々排気ダクト６４，６５が設けられている。 In the present embodiment, as shown in FIG. 3, an electrolytic power supply 61 for applying an electrolytic voltage Ve is connected between an anode 44 and a cathode 45 as electrodes via a power switch 62.
Further, in the present embodiment, the aqueous electrolyte solution tank 22 communicates with the first electrolysis chamber 41 of the electrolysis tank 21, and the raw water tank 23 and the washing water tank 24 are the second electrolysis chamber 42 of the electrolysis tank 21. Communicated with. In addition, an open / close valve (not shown) is equipped in each pipe connection part of the electrolytic cell 21 and each tank 22-24 as needed.
Furthermore, in the present embodiment, a pH detector 63 is provided on the inner wall of the electrolytic cell 21 defining the second electrolysis chamber 42 near the cathode 45 as an electrode.
Further, exhaust ducts 64 and 65 are provided on the upper wall of the electrolytic cell 21 that partitions the electrolytic chambers 41 and 42, respectively.

−各タンク−
本実施の形態では、電解質水溶液タンク２２は電解質水溶液Ｗ１の濃度を検出するための濃度検出器７１を装備しており、この濃度検出器７１の情報に基づいて電解質Ｍ（炭酸カリウム又は炭酸ナトリウム）を適宜補充可能に構成されている。
また、原水タンク２３は例えばフロート式電極からなる液面検出器７２を有しており、この液面検出器７２の情報に基づいて原水Ｗを適宜補充可能に構成されている。
更に、洗浄水タンク２４は例えば浸漬式電極からなる多段レベルの液面検出器７３を有しており、この液面検出器７３の情報に基づいて電解槽２１にて生成された洗浄水Ｗ２の排出量を調整するように、あるいは、洗浄水タンク２４内の洗浄水Ｗ２の貯留量を管理するように構成されている。 -Each tank-
In the present embodiment, the electrolyte aqueous solution tank 22 is equipped with a concentration detector 71 for detecting the concentration of the electrolyte aqueous solution W1, and the electrolyte M (potassium carbonate or sodium carbonate) is based on the information of the concentration detector 71. Is configured to be replenished appropriately.
The raw water tank 23 has a liquid level detector 72 made of, for example, a float type electrode, and is configured so that the raw water W can be appropriately replenished based on information of the liquid level detector 72.
Further, the cleaning water tank 24 has a multi-level liquid level detector 73 composed of, for example, an immersion electrode, and the cleaning water W2 generated in the electrolytic cell 21 based on the information of the liquid level detector 73. The discharge amount is adjusted, or the storage amount of the cleaning water W2 in the cleaning water tank 24 is managed.

−制御装置−
本実施の形態において、電解式洗浄水製造装置２０は、図３に示すように、制御装置１００によって制御されている。
この制御装置１００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びＩＯポートなどを含むマイクロコンピュータにて構成されており、操作盤１１０からの操作信号、ｐＨ検出器６３、濃度検出器７１、液面検出器７２，７３などの各検出信号をＩＯポートを介して取り込み、ＣＰＵにてＲＯＭに予め格納していた洗浄水製造制御プログラム（図５参照）を実行し、電源スイッチ６２、供給ポンプ２７，２９、排出ポンプ３１に対してＩＯポートを介して夫々制御信号を送出するようになっている。
本例では、操作盤１１０には電解式洗浄水製造装置２０の製造ステップの状況やｐＨ検出器６３、濃度検出器７１、液面検出器７２，７３の状態が表示可能な表示部１１１を有しており、オペレータは表示部１１１の表示内容を確認しながら洗浄水の製造過程を監視し得るようになっている。 -Control device-
In the present embodiment, the electrolytic cleaning water production apparatus 20 is controlled by a control apparatus 100 as shown in FIG.
The control device 100 is constituted by a microcomputer including a CPU, ROM, RAM, IO port, and the like. An operation signal from the operation panel 110, a pH detector 63, a concentration detector 71, a liquid level detector 72, Each detection signal such as 73 is taken in via the IO port, and the washing water production control program (see FIG. 5) previously stored in the ROM is executed by the CPU, and the power switch 62, the supply pumps 27 and 29, and the discharge pump A control signal is sent to the terminal 31 via the IO port.
In this example, the operation panel 110 has a display unit 111 capable of displaying the status of the production steps of the electrolytic cleaning water production apparatus 20 and the status of the pH detector 63, the concentration detector 71, and the liquid level detectors 72 and 73. The operator can monitor the manufacturing process of the washing water while checking the display contents of the display unit 111.

−電解式洗浄水製造装置の作動−
次に、本実施の形態に係る電解式洗浄水製造装置の作動について説明する。
今、図３及び図５に示すように、操作盤１１０のスタートスイッチ（図示せず）をオンすると、制御装置１００は供給ポンプ２７（Ｐ１），２９（Ｐ２）を稼動し、電解槽２１の第１の電解室４１に電解質水溶液Ｗ１を、電解槽２１の第２の電解室４２に原水Ｗを夫々注入し、電解質水溶液Ｗ１、原水Ｗの充填量が陽極４４及び陰極４５に対して十分に浸漬する所定の位置に到達したか否かを例えば図示外の液面検出器でチェックする。
そして、各電解室４１，４２に電解質水溶液Ｗ１及び原水Ｗが所定量充填されると、制御装置１００は、供給ポンプ２７（Ｐ１），２９（Ｐ２）を停止した後、電源スイッチ４６をオンすることで電極（陽極４４・陰極４５）間に電解電圧Ｖｅを印加する。 -Operation of electrolytic cleaning water production equipment-
Next, the operation of the electrolytic cleaning water production apparatus according to this embodiment will be described.
Now, as shown in FIGS. 3 and 5, when the start switch (not shown) of the operation panel 110 is turned on, the control device 100 operates the supply pumps 27 (P1) and 29 (P2) to turn on the electrolytic cell 21. The electrolyte aqueous solution W1 is injected into the first electrolysis chamber 41, and the raw water W is injected into the second electrolysis chamber 42 of the electrolytic cell 21, so that the filling amount of the electrolyte aqueous solution W1 and the raw water W is sufficiently larger than the anode 44 and the cathode 45. For example, a liquid level detector (not shown) is used to check whether or not the predetermined position for immersion has been reached.
When a predetermined amount of electrolyte aqueous solution W1 and raw water W are filled in the electrolysis chambers 41 and 42, the control device 100 stops the supply pumps 27 (P1) and 29 (P2) and then turns on the power switch 46. Thus, the electrolytic voltage Ve is applied between the electrodes (the anode 44 and the cathode 45).

この状態において、隔膜式電解槽２１内では一連の電解処理が実施される。
この一連の電解処理は、アルカリ性電解水からなる洗浄水を電解にて生成する電解工程と、電解工程に伴って各電解室４１，４２にて生成された気体を排出する排気工程と、が並行して行われる。
＜電解工程＞
本例の電解工程は以下のような原理で行われる。
先ず、電解槽２１のうち陽極４４側の第１の電解室４１では、図６に示すように、電解質水溶液Ｗ１の電解質である炭酸カリウム（Ｋ２ＣＯ３）が溶解する。すると、炭酸カリウム（Ｋ２ＣＯ３）は以下の（Ａ）に示すように電離する。
炭酸カリウム(Ｋ２ＣＯ３)→カリウムイオン(２Ｋ＋)＋炭酸イオン(ＣＯ３ ２−) …(Ａ)
そして、電解槽２１のうち陰極４５側の第２の電解室４２では、電解開始時には、多少の不純物を除いては水（Ｈ２Ｏ）しか存在していない。
この状態において、セラミック隔膜４３は陽イオンしか通過できないため、陽極４４側の第１の電解室４１内のカリウムイオン（Ｋ＋）が陰極４５の第２の電解室４２へと移動して水酸化カリウム（ＫＯＨ）を生成する。
一方、陽極４４側の第１の電解室４１では、カリウムイオン（Ｋ＋）の移動に伴い、溶液がアルカリ性から酸性側にシフトする。
このとき、第１の電解室４１内の溶液中では、以下の（Ｂ），（Ｃ）のような反応が起こる。
炭酸イオン(ＣＯ３ ２−)＋水素イオン(Ｈ＋)→炭酸水素イオン(ＨＣＯ３ −) …(Ｂ)
炭酸水素イオン(ＨＣＯ３ −)＋水素イオン(Ｈ＋) →水(Ｈ２Ｏ)＋二酸化炭素(ＣＯ２) …(Ｃ)
また、陰極４５側の第２の電解室４２では、水酸化カリウム（ＫＯＨ）の生成量が増加するにつれて水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液のｐＨ値が次第に大きくなる。
そして、本例では、水酸化カリウム（ＫＯＨ）のｐＨ値は１３を超える目標値である所定のレベル（例えば１３．８）に至る。
このとき、第２の電解室４２の一部はセラミック隔膜４３で区画されているが、このセラミック隔膜４３はｐＨ値が１３を超える所定のレベルの水酸化カリウム（ＫＯＨ）に耐え得る耐性を有していることから、セラミック隔膜４３が強アルカリ性の水酸化カリウム（ＫＯＨ）によって劣化する懸念はない。また、第２の電解室４２の陰極４５はチタン製で構成されているため、強アルカリ性の水酸化カリウム（ＫＯＨ）によって劣化する懸念はない。 In this state, a series of electrolytic treatment is performed in the diaphragm type electrolytic cell 21.
In this series of electrolytic treatments, an electrolysis process for generating washing water composed of alkaline electrolyzed water by electrolysis and an exhaust process for discharging the gas generated in each electrolysis chamber 41, 42 along with the electrolysis process are performed in parallel. Done.
<Electrolysis process>
The electrolysis process of this example is performed according to the following principle.
First, in the first electrolysis chamber 41 on the anode 44 side in the electrolytic cell 21, as shown in FIG. 6, potassium carbonate (K 2 CO 3 ), which is an electrolyte of the aqueous electrolyte solution W1, is dissolved. Then, potassium carbonate (K 2 CO 3 ) is ionized as shown in (A) below.
Potassium carbonate (K 2 CO 3 ) → potassium ion (2K + ) + carbonate ion (CO 3 2− ) (A)
In the second electrolysis chamber 42 on the cathode 45 side in the electrolytic cell 21, only water (H 2 O) is present except for some impurities at the start of electrolysis.
In this state, since the ceramic diaphragm 43 can only pass cations, potassium ions (K + ) in the first electrolysis chamber 41 on the anode 44 side move to the second electrolysis chamber 42 of the cathode 45 and hydroxylate. Potassium (KOH) is produced.
On the other hand, in the first electrolysis chamber 41 on the anode 44 side, the solution shifts from alkaline to acidic with the movement of potassium ions (K + ).
At this time, the following reactions (B) and (C) occur in the solution in the first electrolysis chamber 41.
Carbonate ion (CO 3 2− ) + hydrogen ion (H + ) → hydrogen carbonate ion (HCO 3 − ) (B)
Bicarbonate ion (HCO 3 − ) + hydrogen ion (H + ) → water (H 2 O) + carbon dioxide (CO 2 ) (C)
In the second electrolysis chamber 42 on the cathode 45 side, the pH value of the aqueous potassium hydroxide (KOH) solution gradually increases as the amount of potassium hydroxide (KOH) generated increases.
In this example, the pH value of potassium hydroxide (KOH) reaches a predetermined level (for example, 13.8) which is a target value exceeding 13.
At this time, a part of the second electrolysis chamber 42 is partitioned by a ceramic diaphragm 43. The ceramic diaphragm 43 has resistance to withstand a predetermined level of potassium hydroxide (KOH) having a pH value exceeding 13. Therefore, there is no concern that the ceramic diaphragm 43 is deteriorated by strong alkaline potassium hydroxide (KOH). In addition, since the cathode 45 of the second electrolysis chamber 42 is made of titanium, there is no fear of deterioration due to strong alkaline potassium hydroxide (KOH).

＜排気工程＞
第１の電解室４１の陽極４４の周りでは、前述したように、電解により酸素（Ｏ２）が生成され（図６中Ｉ参照）、また、本例では、炭酸イオン（ＣＯ３ ２−）は電解により水素イオン（Ｈ＋）を受け取り、水（Ｈ２Ｏ）と二酸化炭素（ＣＯ２）とに分離して生成される（図６中ＩＩ参照）。
このとき、このような炭酸イオン（ＣＯ３ ２−）の反応について調べたところ、図７（ａ）（ｂ）に示すように、陽極４４、陰極４５の電極間のインピダンスをＲｅとした場合に、電解電圧Ｖｅをある閾値Ｖｔｈ以上に設定した電解条件で二酸化炭素（ＣＯ２）の生成量が増加する傾向が確認された。一方、電解電圧Ｖｅを前述した閾値Ｖｔｈ未満にすると、電解処理は実施されるものの二酸化炭素（ＣＯ２）はほとんど生成されず、電解質水溶液Ｗ１には炭酸イオン（ＣＯ３ ２−）が多く残留することが確認された。
ここで、電解電圧Ｖｅの閾値Ｖｔｈは、第１の電解室４１での陽極４４周りの電解に際し、二酸化炭素（ＣＯ２）が生成される反応を引き起こす程度以上のレベルに設定されていればよく、陽極４４、陰極４５の電極間のインピダンスに応じて適宜選定される。
尚、本例では、電解条件として、図７（ａ）（ｂ）に示すように、電解電圧Ｖｅの閾値Ｖｔｈを基準に電解電圧Ｖｅを選定するようにしているが、電極間を流れる電解電流Ｉｅの予め決められた閾値Ｉｔｈを基準に電解電流Ｉｅを選定するようにしてもよいことは勿論である。
このように、第１の電解室４１では、酸素（Ｏ２）及び二酸化炭素（ＣＯ２）が生成されるが、図２及び図６に示すように、これらの気体は排気ダクト６４を介して排出される。
また、第２の電解室４２の陰極４５周りでは、前述したように、電解により水素（Ｈ２）が生成される（図６中ＩＩＩ参照）が、この水素（Ｈ２）は排気ダクト６５から排出される。 <Exhaust process>
As described above, oxygen (O 2 ) is generated by electrolysis around the anode 44 of the first electrolysis chamber 41 (see I in FIG. 6), and in this example, carbonate ions (CO 3 2− ). Is generated by receiving hydrogen ions (H + ) by electrolysis and separating into water (H 2 O) and carbon dioxide (CO 2 ) (see II in FIG. 6).
At this time, when the reaction of the carbonate ion (CO 3 2− ) was examined, as shown in FIGS. 7A and 7B, when the impedance between the anode 44 and the cathode 45 was Re, It was confirmed that the amount of carbon dioxide (CO 2 ) produced increased under the electrolysis conditions in which the electrolysis voltage Ve was set to a certain threshold value Vth or more. On the other hand, when the electrolysis voltage Ve is less than the threshold value Vth described above, the electrolytic treatment is performed, but almost no carbon dioxide (CO 2 ) is generated, and a large amount of carbonate ions (CO 3 2− ) remain in the aqueous electrolyte solution W1. It was confirmed.
Here, the threshold value Vth of the electrolysis voltage Ve only needs to be set to a level that causes a reaction that generates carbon dioxide (CO 2 ) during electrolysis around the anode 44 in the first electrolysis chamber 41. , And are appropriately selected according to the impedance between the electrodes of the anode 44 and the cathode 45.
In this example, as an electrolysis condition, as shown in FIGS. 7A and 7B, the electrolysis voltage Ve is selected based on the threshold value Vth of the electrolysis voltage Ve. However, the electrolysis current flowing between the electrodes is selected. Of course, the electrolysis current Ie may be selected based on the predetermined threshold value Ith of Ie.
As described above, oxygen (O 2 ) and carbon dioxide (CO 2 ) are generated in the first electrolysis chamber 41, and these gases pass through the exhaust duct 64 as shown in FIGS. 2 and 6. Discharged.
Further, as described above, hydrogen (H 2 ) is generated by electrolysis around the cathode 45 of the second electrolysis chamber 42 (see III in FIG. 6). This hydrogen (H 2 ) is discharged from the exhaust duct 65. Discharged.

＜洗浄水の取出工程＞
このような電解処理が実施され、生成された水酸化カリウム（ＫＯＨ）のｐＨ値が１３を超える目標値に到達すると、制御装置１００はｐＨ検出器６３からの検出信号に基づいて所望の水酸化カリウム（ＫＯＨ）からなる洗浄水Ｗ２の生成が完了したことを認識する。
この後、図５に示すように、制御装置１００は排出ポンプ３１（Ｐ３）を稼動し、電解槽２１の第２の電解室４２から洗浄水Ｗ２を排出する。
そして、制御装置１００は洗浄水タンク２４（Ｔ３）の洗浄水Ｗ２の液面情報を液面検出器７３から認識し、洗浄水Ｗ２の液面が目標値に達した段階で排出ポンプ３１（Ｐ３）を停止する。
このように排出された洗浄水Ｗ２は洗浄水タンク２４（Ｔ３）内に貯留され、そのまま、あるいは、水で希釈された状態で、洗浄対象物に対して例えば殺菌を目的とした洗浄に供される。 <Washing water removal process>
When such electrolytic treatment is performed and the pH value of the generated potassium hydroxide (KOH) reaches a target value exceeding 13, the control device 100 performs desired hydroxylation based on the detection signal from the pH detector 63. It is recognized that the generation of the washing water W2 made of potassium (KOH) has been completed.
Thereafter, as shown in FIG. 5, the control device 100 operates the discharge pump 31 (P3), and discharges the washing water W2 from the second electrolysis chamber 42 of the electrolytic cell 21.
And the control apparatus 100 recognizes the liquid level information of the cleaning water W2 of the cleaning water tank 24 (T3) from the liquid level detector 73, and when the liquid level of the cleaning water W2 reaches the target value, the discharge pump 31 (P3 ).
The washing water W2 discharged in this way is stored in the washing water tank 24 (T3), and is used for washing for the purpose of sterilization, for example, for the object to be washed as it is or diluted with water. The

＜電解質・原水の補充工程＞
電解槽２１内の第１の電解室４１における電解質水溶液Ｗ１が陽極４４周りで電解すると、前述したように、カリウムイオン（Ｋ＋）が第２の電解室４２に移動し、また、炭酸イオン（ＣＯ３ ２−）が二酸化炭素（ＣＯ２）として排気されることから、電解質水溶液Ｗ１の濃度は低下する。
この状態において、電解槽２１内の電解質水溶液Ｗ１は電解質水溶液タンク２２（Ｔ１）に対して循環移動することから、電解槽２１の電解質水溶液Ｗ１の濃度が低下すると、結果的に、電解質水溶液タンク２２（Ｔ１）の電解質水溶液Ｗ１の濃度が低下する。
このとき、制御装置１００は濃度検出器７１からの検出信号に基づいて電解質水溶液タンク２２（Ｔ１）内の電解質水溶液Ｗ１の濃度が低下したことを認識し、例えば表示部１１１に電解質水溶液Ｗ１の濃度低下表示をするようにすれば、オペレータはそのことを認識し、電解質水溶液タンク２２（Ｔ１）に電解質Ｍを適宜補充するようにすればよい。
また、原水タンク２３（Ｔ２）内の原水Ｗが減少してきた場合には、例えば制御装置１００で液面検出器７２からの検出信号を監視しておき、原水Ｗが予め決められたレベルまで減少したことを例えば表示部１１１に原水Ｗのレベル低下表示をするようにすれば、オペレータはそのことを認識し、原水タンク２３（Ｔ２）に原水Ｗを適宜補充するようにすればよい。 <Replenishment process for electrolyte and raw water>
When the aqueous electrolyte solution W1 in the first electrolysis chamber 41 in the electrolytic cell 21 is electrolyzed around the anode 44, potassium ions (K + ) move to the second electrolysis chamber 42 as described above, and carbonate ions ( Since CO 3 2− ) is exhausted as carbon dioxide (CO 2 ), the concentration of the electrolyte aqueous solution W1 decreases.
In this state, the aqueous electrolyte solution W1 in the electrolytic cell 21 circulates and moves with respect to the electrolytic aqueous solution tank 22 (T1). Therefore, when the concentration of the electrolytic aqueous solution W1 in the electrolytic cell 21 decreases, as a result, the electrolytic aqueous solution tank 22 The concentration of the electrolyte aqueous solution W1 of (T1) decreases.
At this time, the control device 100 recognizes that the concentration of the electrolyte aqueous solution W1 in the electrolyte aqueous solution tank 22 (T1) has decreased based on the detection signal from the concentration detector 71, and displays the concentration of the electrolyte aqueous solution W1 on the display unit 111, for example. If the lowering display is made, the operator may recognize this and replenish the electrolyte M in the electrolyte aqueous solution tank 22 (T1) as appropriate.
Further, when the raw water W in the raw water tank 23 (T2) has decreased, for example, the control device 100 monitors the detection signal from the liquid level detector 72, and the raw water W decreases to a predetermined level. For example, if the lowering of the level of the raw water W is displayed on the display unit 111, the operator may recognize this and replenish the raw water tank 23 (T2) with the raw water W as appropriate.

１…電解槽，２…第１の電解室，３…第２の電解室，４…セラミック隔膜，５…陽極，６…陰極，７…電解質水溶液供給手段，８…水供給手段，９…電解電圧印加手段，１０…電解条件調整手段，１１…排出手段，１２…ｐＨ検出器，Ｗ…水，Ｗ１…電解質水溶液，Ｗ２…アルカリ性電解水   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electrolytic cell, 2 ... 1st electrolysis chamber, 3 ... 2nd electrolysis chamber, 4 ... Ceramic diaphragm, 5 ... Anode, 6 ... Cathode, 7 ... Electrolyte aqueous solution supply means, 8 ... Water supply means, 9 ... Electrolysis Voltage applying means, 10 ... electrolysis condition adjusting means, 11 ... discharge means, 12 ... pH detector, W ... water, W1 ... electrolyte aqueous solution, W2 ... alkaline electrolyzed water

Claims (6)

陽イオンのみが通過するセラミック隔膜で仕切られた２つの電解室に陽極、陰極が夫々配置された電解槽を用い、陰極側からアルカリ性電解水を生成する電解方法であって、
前記電解槽の陽極が配置された第１の電解室に、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素カリウム又は炭酸水素ナトリウムのいずれかの電解質が含まれる電解質水溶液を供給する電解質水溶液供給工程と、
前記電解槽の陰極が配置された第２の電解室に水を供給する水供給工程と、
前記陽極及び陰極間に電解電圧を印加することで陽極、陰極で電解質水溶液、水を夫々電解し、第１の電解室で生成された陽イオンを前記セラミック隔膜を通じて第２の電解室に通過させ、第２の電解室の水酸基と化合させることでｐＨ値が１３を超えるアルカリ性電解水を生成する電解工程と、
この電解工程と並行して行われ、第１の電解室で生成された炭酸イオンを二酸化炭素として排出すると共に、第２の電解室で生成された水素を排出する排気工程と、
を備えたことを特徴とする電解方法。 An electrolytic method for producing alkaline electrolyzed water from the cathode side using an electrolytic cell in which an anode and a cathode are respectively arranged in two electrolytic chambers separated by a ceramic diaphragm through which only cations pass,
An aqueous electrolyte solution supplying step of supplying an aqueous electrolyte solution containing an electrolyte of potassium carbonate, sodium carbonate, potassium hydrogen carbonate or sodium hydrogen carbonate to the first electrolysis chamber in which the anode of the electrolytic cell is disposed;
A water supply step of supplying water to a second electrolysis chamber in which the cathode of the electrolytic cell is disposed;
By applying an electrolysis voltage between the anode and the cathode, the electrolyte aqueous solution and water are electrolyzed at the anode and the cathode, respectively, and the cations generated in the first electrolysis chamber are allowed to pass through the ceramic diaphragm to the second electrolysis chamber. An electrolysis step of generating alkaline electrolyzed water having a pH value of more than 13 by combining with the hydroxyl group of the second electrolysis chamber;
An exhaust process that is performed in parallel with the electrolysis process and that discharges the carbonate ions generated in the first electrolysis chamber as carbon dioxide and the hydrogen generated in the second electrolysis chamber;
An electrolysis method comprising: 陽イオンのみが通過するセラミック隔膜で仕切られた２つの電解室に陽極、陰極が夫々配置された電解槽と、
この電解槽の陽極が配置された第１の電解室に、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素カリウム又は炭酸水素ナトリウムのいずれかの電解質が含まれる電解質水溶液を供給する電解質水溶液供給手段と、
前記電解槽の陰極が配置された第２の電解室に水を供給する水供給手段と、
前記陽極、陰極で電解質水溶液、水を夫々電解するように前記陽極及び陰極間に電解電圧を印加する電解電圧印加手段と、
第１の電解室で生成された陽イオンを前記セラミック隔膜を通じて第２の電解室に通過させ、第２の電解室の水酸基と化合させることでｐＨ値が１３を超えるアルカリ性電解水を生成すると共に、第１の電解室で生成された炭酸イオンを二酸化炭素として排気するように、前記電解電圧及び陽極・陰極間に流れる電解電流に関する電解条件を調整する電解条件調整手段と、
第１の電解室で生成された二酸化炭素及び第２の電解室で生成された水素を排出する排気手段と、
を備えたことを特徴とする電解装置。 An electrolytic cell in which an anode and a cathode are respectively disposed in two electrolytic chambers separated by a ceramic diaphragm through which only cations pass;
An electrolyte aqueous solution supply means for supplying an electrolyte aqueous solution containing an electrolyte of any one of potassium carbonate, sodium carbonate, potassium bicarbonate, or sodium bicarbonate to the first electrolytic chamber in which the anode of the electrolytic cell is disposed;
Water supply means for supplying water to a second electrolysis chamber in which the cathode of the electrolytic cell is disposed;
An electrolytic voltage applying means for applying an electrolytic voltage between the anode and the cathode so as to electrolyze an aqueous electrolyte solution and water at the anode and the cathode, respectively;
While passing the cation produced | generated in the 1st electrolysis chamber to the 2nd electrolysis chamber through the said ceramic diaphragm, and combining with the hydroxyl group of a 2nd electrolysis chamber, while producing the alkaline electrolyzed water whose pH value exceeds 13; Electrolysis condition adjusting means for adjusting electrolysis conditions relating to the electrolysis voltage and the electrolysis current flowing between the anode and the cathode so as to exhaust the carbonate ions generated in the first electrolysis chamber as carbon dioxide;
Exhaust means for discharging carbon dioxide produced in the first electrolysis chamber and hydrogen produced in the second electrolysis chamber;
An electrolyzer comprising: 請求項２記載の電解装置において、
前記電解質水溶液供給手段は電解質濃度が５％を超える電解質水溶液を供給するものであることを特徴とする電解装置。 The electrolyzer according to claim 2.
The electrolytic aqueous solution supplying means supplies an electrolytic aqueous solution having an electrolyte concentration exceeding 5%. 請求項２又は３記載の電解装置において、
前記電解質水溶液供給手段は定期的又は不定期的に電解質が補給可能な電解質補給部を有していることを特徴とする電解装置。 The electrolyzer according to claim 2 or 3,
The electrolytic aqueous solution supply means has an electrolyte replenishment unit capable of replenishing electrolyte regularly or irregularly. 請求項２ないし４いずれかに記載の電解装置において、
前記電解条件調整手段は、前記電解槽の第２の電解室に、当該第２の電解室で生成されるアルカリ性電解水のｐＨ値が検出可能なｐＨ検出器を有し、当該ｐＨ検出器にて検出されたｐＨ値が１３を超える予め決められた目標値に到達した条件で前記電解電圧印加手段による電解電圧の印加動作を停止することを特徴とする電解装置。 The electrolysis apparatus according to any one of claims 2 to 4,
The electrolysis condition adjusting means has a pH detector capable of detecting a pH value of alkaline electrolyzed water generated in the second electrolysis chamber in the second electrolysis chamber of the electrolytic cell, and the pH detector The electrolytic voltage application operation by the electrolytic voltage application means is stopped under the condition that the detected pH value reaches a predetermined target value exceeding 13. 請求項２ないし５いずれかに記載の電解装置にて生成されたｐＨ値が１３を超えるアルカリ性電解水を含む電解式洗浄剤。   An electrolytic cleaning agent comprising alkaline electrolyzed water having a pH value of more than 13 produced by the electrolyzer according to any one of claims 2 to 5.
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