JP2022094072A - 電解水生成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電解水を殺菌用の洗浄水として使用しても金属製品を腐食させにくくするとともに、電解水に含まれる次亜塩素酸の保存性を高くする。
【解決手段】電解水生成装置１０は、一対の電極２２，２３が配設されて電解質を含む被電解水を電気分解する電解槽２０と、電解槽２０にて被電解水を電気分解して生成した電解水を送出する電解水送出管２６と、電解水送出管２６から送出される電解水中に残る電解質のカチオンを除去するカチオン除去器３０とを備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、電解水を生成する電解水生成装置に関する。

特許文献１には電解水生成装置の発明が開示されている。この電解水生成装置は、塩化ナトリウムを電解質として電気分解して酸性の電解水とアルカリ性の電解水を生成するものである。電解水生成装置は、一対の電極を配設した有隔膜の電解槽と、水道等の給水源から電解槽に原水を供給する原水供給管と、電解槽に供給される原水に塩化ナトリウム水溶液を貯えた塩水タンクから電解質水溶液を供給する電解質水溶液供給管と、電解質水溶液供給管に介装されて電解質水溶液を送り出す送出ポンプと、電解槽にて生成された電解水を注出する注出管と、一対の電極の間に直流電圧を印加する電源装置とを備えている。

この電解水生成装置においては、電解槽の陽極室では塩化ナトリウムの塩素イオンが陽極の電極と接触して電荷を失い、電解槽の陰極室では塩化ナトリウムのナトリウムイオンが陰極の電極と接触して電荷を失う。陽極の電極と接触して電荷を失った塩素の一部は水と反応して次亜塩素酸または次亜塩素酸イオンとなり、塩素の残る一部は塩素ガスまたは塩酸となり、電解槽の陽極室で生成される電解水は酸性となる。このように、電解槽の陽極室で生成された電解水は次亜塩素酸を含む酸性の電解水となる。陰極の電極と接触して電荷を失ったナトリウムは陰極室の水と反応して水酸化ナトリウムと遊離水素となり、電解槽の陰極室で生成される電解水はアルカリ性となる。

特開２０１１－１６７６００号公報

特許文献１の電解水生成装置により電解槽の陽極室で生成される酸性電解水は次亜塩素酸を含んでいるので高い殺菌力を有して殺菌用の洗浄水に使用されている。電解水生成装置の電解槽の陽極室で生成された酸性電解水は次亜塩素酸を含んで高い殺菌力を示すものの、生成された酸性電解水には陰極の電極に電荷を付与しなかったナトリウムイオンも残っている。このため、酸性電解水を殺菌用の洗浄水として使用したときに、酸性電解水に残るナトリウムイオンが金属製品を腐食させたり、酸性電解水に含まれる次亜塩素酸の保存性に影響を与えることとなっていた。本発明は、電解水を殺菌用の洗浄水として使用しても金属製品を腐食させにくくするとともに、電解水に含まれる次亜塩素酸の保存性を高くすることを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、一対の電極が配設されて電解質を含む被電解水を電気分解する電解槽と、電解槽にて被電解水を電気分解して生成した電解水を送出する電解水送出管と、電解水送出管から送出される電解水中に残る電解質のカチオンを除去するカチオン除去器とを備えたことを特徴とする電解水生成装置を提供するものである。

上記のように構成した電解水生成装置においては、電解水送出管から送出される電解水中に残る電解質のカチオンを除去するカチオン除去器を備えたので、電解槽で生成された電解水は電解水送出管を通過するときにカチオン除去器によって電解水中に残る電解質のカチオンが取り除かれるようになり、電解水を殺菌用の洗浄水として使用しても金属製品を腐食させにくくすることができるとともに、電解水に含まれる次亜塩素酸の保存性を高くすることができる。

上記のように構成した電解水生成装置においては、被電解水の電解質が塩化ナトリウムであるときに、カチオン除去器はナトリウムイオンを水素イオンに置換する陽イオン交換樹脂膜を備え、陽イオン交換樹脂膜によってナトリウムイオンを電解水から除去するようにしてもよい。同様に、被電解水の電解質が塩化ナトリウムであるときに、カチオン除去器は、ナトリウムイオンが通過可能で電気分解により生成された次亜塩素酸が通過不可な限外濾過膜を備え、限外濾過膜によってナトリウムイオンを電解水から除去するようにしてもよい。

本発明の電解水生成装置の概略図である。 制御装置のブロック図である。

以下に、本発明の電解水生成装置の一実施形態を添付図面を参照して説明する。本実施形態の電解水生成装置１０は、一対の電極２２，２３が配設されて電解質を含む被電解水を電気分解する電解槽２０と、電解槽２０にて被電解水を電気分解して生成された電解水を送出する第１及び第２電解水送出管２６，２７と、第１電解水送出管２６から電解水とともに送出される電解質のカチオンを除去するカチオン除去器３０とを備えており、生成された電解水からカチオンを除去するようにしたものである。以下、本実施形態の電解水生成装置１０について詳述する。

電解水生成装置１０はケーシング１１内に電解槽２０を備え、電解槽２０は被電解水を電気分解して酸性電解水（電解水）とアルカリ性の電解水を生成するものである。電解槽２０内には被電解水に含まれる電解質のイオンが通過可能な隔膜２１が配設されており、電解槽２０内は隔膜２１によって陽極側と陰極側とからなる２つの電解室２０ａ，２０ｂに仕切られている。電解槽２０の各電解室２０ａ，２０ｂには電極２２，２３が配設されており、各電解室２０ａ，２０ｂ内に供給される被電解水は一対の電極２２，２３に直流電圧を印可することにより電気分解される。

電解槽２０には被電解水を構成する原水を供給する原水供給管２４が接続されており、原水供給管２４には原水に電解質水溶液として塩化ナトリウム水溶液（食塩水）を供給する電解質水溶液供給管２５が接続されている。原水供給管２４は主として管部材により構成されており、原水供給管２４の導入端部は水道等の給水源に接続されている。原水供給管２４の導出部は２つに分岐する分岐部２４ａ，２４ｂを備えており、分岐部２４ａ，２４ｂは電解槽２０の陽極側及び陰極側の電解室２０ａ，２０ｂに接続されている。

原水供給管２４には減圧弁２４ｃが介装されており、水道等の給水源から送出される原水は減圧弁２４ｃによって所定の圧力以下に減圧される。原水供給管２４には減圧弁２４ｃより下流側に通水弁２４ｄが介装されており、水道等の給水源から送出される原水は通水弁２４ｄの開放によって原水供給管２４を通って電解槽２０に送られる。原水供給管２４には通水弁２４ｄより下流側に流量センサ２４ｅが介装されており、流量センサ２４ｅは原水供給管２４を通る原水の流量を検出している。

電解質水溶液供給管２５は原水供給管２４を通過する原水に電解質水溶液を供給するものであり、原水供給管２４を通る原水は電解質水溶液供給管２５から電解質水溶液が供給されて被電解水となって電解槽２０に送られる。電解質水溶液供給管２５の導入端部は電解室水溶液を貯える電解質水溶液タンク２５ａに接続され、電解質水溶液タンク２５ａ内の電解質水溶液は電解質水溶液供給管２５を通って原水供給管２４を通る原水に送られる。この実施形態では、電解質水溶液タンク２５ａには塩化ナトリウムを電解質の成分とした電解質水溶液が貯えられている。電解質水溶液供給管２５には送出ポンプ２５ｂが介装されており、電解質水溶液タンク２５ａ内の電解質水溶液は送出ポンプ２５ｂの作動によって原水供給管２４を通る原水に送られる。

電解槽２０の陽極側及び陰極側の電解室２０ａ，２０ｂには第１及び第２電解水送出管２６，２７が接続されており、第１電解水送出管２６は陽極側の電解室２０ａから酸性電解水を送出し、第２電解水送出管２７は陰極側の電解室２０ｂからアルカリ性電解水を送出する。第１電解水送出管２６には酸性電解水中に残るナトリウムイオン（カチオン）を除去するカチオン除去器３０が介装されている。この実施形態のカチオン除去器３０はケーシング３１内にナトリウムイオンを水素イオンに置換する陽イオン交換樹脂膜３２を備えている。ケーシング３１の上部には、酸性電解水を流入させる入口部３１ａと、酸性電解水を流出させる出口部３１ｂとが設けられている。第１電解水送出管２６の中間部はこれらの入口部３１ａと出口部３１ｂに接続されており、第１電解水送出管２６を通る酸性電解水は入口部３１ａからケーシング３１内に流入し、酸性電解水に含まれるナトリウムイオンはケーシング３１内で陽イオン交換樹脂膜３２により水素イオンに置換（交換）され、ナトリウムイオンが水素イオンに置換された酸性電解水は出口部３１ｂから第１電解水送出管２６に戻される。

電極２２，２３には電源装置４０が接続されており、電源装置４０は電解槽２０内の電極２２，２３の間に直流電圧を印加して、電解槽２０内の被電解水を電気分解するものである。電源装置４０と電極２２との間には電流計４１が接続されており、電流計４１は電源装置４０から電極２２を接続する配線を流れる電流を計測することで、電解槽２０を流れる電解電流を計測するものである。電極２２，２３の間には電圧計４２が接続されており、電圧計４２は電極２２，２３に印加される電圧を計測することで、電解槽２０の電解電圧を計測するものである。

この電解水生成装置１０は制御装置５０を備えており、制御装置５０は、通水弁２４ｄ、流量センサ２４ｅ、送出ポンプ２５ｂ、電源装置４０、電流計４１及び電圧計４２に接続されている。制御装置５０は、マイクロコンピュータ（図示省略）を備えており、マイクロコンピュータは、バスを介してそれぞれ接続されたＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ及びタイマ（何れも図示省略）を備えている。

制御装置５０は、電解水を生成する電解水生成プログラムを備えており、ケーシング１１に設けた注出スイッチ等のオン操作による操作信号の入力によって電解水生成プログラムが実行される。制御装置５０は、電解水生成プログラムを実行したときには、通水弁２４ｄを１回の注出量に応じた所定時間で開放させるとともに、流量センサ２４ｅの検出流量、電流計４１による計測電流及び電圧計４２による計測電圧に応じて電源装置４０と送出ポンプ２５ｂとを作動させる。給水源の原水は通水弁２４ｄの開放によって原水供給管２４を通って電解槽２０に流れるとともに、原水供給管２４を流れる原水には送出ポンプ２５ｂの作動によって電解質水溶液タンク２５ａ内の電解質水溶液が加えられ、電解槽２０の各電解室２０ａ，２０ｂには電解質を含む被電解水が送られる。

電解槽２０の各電解室２０ａ，２０ｂに送られた被電解水は電源装置４０から電極２２，２３の間を流れる直流電流により電気分解される。陽極側の電解室２０ａでは塩化ナトリウムの塩素イオンが陽極の電極２２と接触して電荷を失い、陽極の電極２２と接触して電荷を失った塩素の一部は水と反応して次亜塩素酸または次亜塩素酸イオンとなり、塩素の残る一部は塩素ガスまたは塩酸となり、電解槽２０の陽極側の電解室２０ａでは次亜塩素酸を含む酸性の電解水が生成される。陰極側の電解室２０ｂでは塩化ナトリウムのナトリウムイオンが陰極の電極２３と接触して電荷を失い、陰極の電極２３と接触して電荷を失ったナトリウムは水と反応して水酸化ナトリウムと遊離水素となり、電解槽２０の陰極側の電解室２０ｂではアルカリ性の電解水が生成される。電解槽２０の各電解室２０ａ，２０ｂで生成された酸性電解水及びアルカリ性電解水は各々の第１及び第２電解水送出管２６，２７から外側に送出される。

電解槽２０の陽極側の電解室２０ａで生成された酸性電解水は、第１電解水送出管２６から送出されるときに、第１電解水送出管２６に介装されたカチオン除去器３０を通過する。酸性電解水はカチオン除去器３０のケーシング３１内に流入し、酸性電解水に含まれるナトリウムイオンはケーシング３１内の陽イオン交換樹脂膜３２を通るときに水素イオンと置換され、ケーシング３１内から第１電解水送出管２６に戻る酸性電解水はナトリウムイオンが減少することになる。このように、酸性電解水はカチオン除去器３０によってナトリウムイオンが減少するようになって第１電解水送出管２６から外側に送出される。

上記のように構成した電解水生成装置１０においては、一対の電極２２，２３が配設されて電解質を含む被電解水を電気分解する電解槽２０と、電解槽２０にて被電解水を電気分解して生成した酸性電解水を送出する第１電解水送出管２６と、第１電解水送出管２６から送出される酸性電解水中に残る電解質のカチオンを除去するカチオン除去器３０とを備えている。この実施形態のカチオン除去器３０は、ケーシング３１内にナトリウムイオンを水素イオンに置換する陽イオン交換樹脂膜３２を備え、陽イオン交換樹脂膜３２によってナトリウムイオンを電解水から除去するようにしている。これにより、電解水生成装置１０の電解槽２０で生成された酸性電解水は、第１電解水送出管２６を通過するときにカチオン除去器３０によって酸性電解水中に残る電解質のカチオンであるナトリウムイオンが取り除かれるので、酸性電解水を殺菌用の洗浄水として使用しても金属製品を腐食させにくくすることができるとともに、酸性電解水に含まれる次亜塩素酸の保存性を高くすることができる。

上記のように構成した電解水生成装置１０のカチオン除去器３０は、ケーシング３１内にナトリウムイオンを水素イオンに置換する陽イオン交換樹脂膜３２を備えたものであるが、これに限られるものでなく、筒形ケーシング内にナトリウムイオンが通過可能で次亜塩素酸の通過が阻止される特性を有する筒形の限外濾過膜を備え、筒形の限外濾過膜の内側に加圧状態で酸性電解水を通水し、筒形ケーシングと筒形の限外濾過膜の間に真水よりなる希釈液を通水し、酸性電解水に含まれるナトリウムイオン（カチオン）を希釈液に流出させるようにして、酸性電解水に含まれるナトリウムイオン（カチオン）を除去するようにしたものであってもよい。

上記の実施形態の電解水生成装置１０は、電解槽２０が隔膜２１によって陽極側と陰極側の電解室２０ａ，２０ｂに仕切られた有隔膜の電解槽が採用され、陽極側の電解室２０ａで酸性電解水を生成するものであるが、本発明はこれに限られるものでなく、隔膜を有しない電解槽内で被電解水を電気分解して酸性電解水を生成するものであってもよい（無隔膜の電解水生成装置）。この場合に、塩化ナトリウム水溶液（食塩水）よりなる電解質水溶液を原水に加えた被電解水を電解槽内に供給するようにしたものであってもよいし、塩酸を混ぜた塩化ナトリウム水溶液よりなる電解質水溶液を原水に加えた被電解水を電解槽内に供給するようにしたものであってもよい。また、電解質に塩化ナトリウムを用いたが、これに限られるものでなく、塩化カリウム等の他の電解質を用いたものであってもよい。

１０…電解水生成装置、２０…電解槽、２２,２３…電極、２６…電解水送出管（第１電解水送出管）、３０…カチオン除去器、３２…陽イオン交換樹脂膜。

Claims (3)

1. 一対の電極が配設されて電解質を含む被電解水を電気分解する電解槽と、
   前記電解槽にて被電解水を電気分解して生成した電解水を送出する電解水送出管と、
   前記電解水送出管から送出される電解水中に残る電解質のカチオンを除去するカチオン除去器とを備えたことを特徴とする電解水生成装置。
2. 請求項１に記載の電解水供給装置において、
   前記被電解水の電解質が塩化ナトリウムであるときに、
   前記カチオン除去器はナトリウムイオンを水素イオンに置換する陽イオン交換樹脂膜を備え、前記陽イオン交換樹脂膜によって前記ナトリウムイオンを電解水から除去したことを特徴とする電解水生成装置。
3. 請求項１に記載の電解水供給装置において、
   前記被電解水の電解質が塩化ナトリウムであるときに、
   前記カチオン除去器は、ナトリウムイオンが通過可能で電気分解により生成された次亜塩素酸が通過不可な限外濾過膜を備え、前記限外濾過膜によってナトリウムイオンを電解水から除去するようにしたことを特徴とする電解水生成装置。

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