JP2023119370A - 水質アルカリ化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】使用寿命の長大化を図るとともに、製造コストの低減化を図ること。【解決手段】電解槽１０の内部に貯留された電解液１１に少なくとも一部が浸漬されて配置された電極１４と、電極１４に電気的に接続され、かつ電極１４に対して電圧を印加するための電源部２０とを備え、電極１４を通電状態にさせることによって塩基性液体を生成することにより、電解液１１の水質をアルカリ化させる水質アルカリ化装置１であって、電極１４は、陰極を成す第２電極部１４ｂが陽極を成す第１電極部１４ａよりもイオン化傾向が高くなる態様で構成され、電源部２０による電極１４への電圧の印加を定期的に規制して、電極１４を所定期間だけ非通電状態にさせる。【選択図】図１

Description

本発明は、水質アルカリ化装置に関するものである。

従来、水質アルカリ化装置が特許文献１に提案されている。この水質アルカリ化装置は、電解槽に電解水を貯留し、この電解水に浸漬された状態で電極が配置されて構成されている。電極は、互いに離隔する態様で配置された陽極及び陰極を有しており、それぞれが導線を通じて電源部に電気的に接続されている。電極を構成する陽極及び陰極は、マグネシウムを含有して構成された平板状のものであり、電源部は、陽極及び陰極に対して直流の電圧を印加するものである。

かかる水質アルカリ化装置では、電解水中に水酸化物イオン（ＯＨ^－）を生じさせて塩基性液体を生成することにより、水質をアルカリ化させている。

そのような水質アルカリ化装置においては、塩基性液体を連続的に生成可能であるが、電極の表面に電解水に含まれる硬度成分が付着していた。このような硬度成分が付着してしまうと電解水の電気分解が困難なものとなるため、上記水質アルカリ化装置では、電極間に印加する電圧の極性を反転させて硬度成分を溶出させて排出する洗浄運転を定期的に行っていた（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１４－５０８０９号公報

上記水質アルカリ化装置では、電極間に印加する電圧の極性を反転させて洗浄運転を定期的に行っていたために、使用寿命の長大化を図ることができるものの、電極の極性を反転させるための制御を必要とし、かかる制御が複雑なものなることで製造コストの増大化を招来していた。

本発明は、上記実情に鑑みて、使用寿命の長大化を図るとともに、製造コストの低減化を図ることができる水質アルカリ化装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る水質アルカリ化装置は、電解槽の内部に貯留された電解液に少なくとも一部が浸漬されて配置された電極と、前記電極に電気的に接続され、かつ該電極に対して電圧を印加するための電源部とを備え、前記電極を通電状態にさせることによって塩基性液体を生成することにより、前記電解液の水質をアルカリ化させる水質アルカリ化装置であって、前記電極は、陰極が陽極よりもイオン化傾向が高くなる態様で構成され、前記電源部による前記電極への電圧の印加を定期的に規制して、前記電極を所定期間だけ非通電状態にさせることを特徴とする。

また本発明は、上記水質アルカリ化装置において、前記電極は、第２元素に含まれる金属を含有して成ることを特徴とする。

また本発明は、上記水質アルカリ化装置において、前記電極は、マグネシウムを含有して成ることを特徴とする。

また本発明は、上記水質アルカリ化装置において、前記電解液は、水道水であることを特徴とする。

本発明によれば、電極は、陰極が陽極よりもイオン化傾向が高くなる態様で構成されており、電源部による電極への電圧の印加を定期的に規制して、電極を所定期間だけ非通電状態にさせるので、従来のように電極を転極させることなく陰極の表面を清浄化させることができ、使用寿命の長大化を図るとともに、製造コストの低減化を図ることができるという効果を奏する。

図１は、本発明の実施の形態である水質アルカリ化装置の構成を模式的に示す説明図である。 図２は、本発明の実施の形態である水質アルカリ化装置の構成を模式的に示す説明図である。

以下に添付図面を参照して、本発明に係る水質アルカリ化装置の好適な実施の形態について詳細に説明する。

図１及び図２は、それぞれ本発明の実施の形態である水質アルカリ化装置の構成を模式的に示す説明図である。ここで例示する水質アルカリ化装置１は、電解槽１０を備えている。

電解槽１０は、内部に電解液１１を貯留する反応容器である。電解液１１は、例えば水道水や水酸化ナトリウム水溶液等の水溶液であり、本実施の形態では、給水経路１２を通じて供給された水道水である。

この電解槽１０には、吐出経路１３が接続されている。この吐出経路１３は、電解槽１０の電解液１１が、所望の大きさの水素イオン指数を有するアルカリ水（塩基性液体）となる場合に、該吐出経路１３に設けられた吐出バルブ（図示せず）が開状態となることにより、該アルカリ水を吐出させるための経路である。尚、吐出バルブは、常態では閉状態にされている。

このような電解槽１０には、電解液１１に一部が浸漬された状態で電極１４が配置されている。電極１４は、互いに離隔する態様で配置された第１電極部１４ａ及び第２電極部１４ｂを有しており、それぞれが導線１５を通じて電源部２０に電気的に接続されている。

電源部２０は、直流電源２１及びスイッチ２２を備えて構成されている。直流電源２１は、第１電極部１４ａが陽極、第２電極部１４ｂが陰極となるように電気的に接続されており、電極１４に直流電圧を印加するものである。

スイッチ２２は、図１に示すように閉となる場合に、直流電源２１からの直流電圧が電極１４に印加されることを許容して該電極１４を通電状態にさせる一方、図２に示すように開となる場合に、直流電源２１からの直流電圧が電極１４に印加されることを規制して該電極１４を非通電状態にさせるものである。このような電源部２０は、スイッチ２２が閉と開とを定期的に繰り返すように調整されている。

上記電極１４を構成する第１電極部１４ａ及び第２電極部１４ｂは、ともに第２族元素を含有して構成され、具体的にはマグネシウムを含有した合金により構成されている。そして、電極１４は、陰極を成す第２電極部１４ｂが陽極を成す第１電極部１４ａよりもイオン化傾向が高くなる態様で構成されている。

ここでイオン化傾向が高くなる構成としては、第２電極部１４ｂにおけるマグネシウムの含有割合が第１電極部１４ａにおけるマグネシウムの含有割合よりも高くなることが一般的である。尚、仮に第２電極部１４ｂにおけるマグネシウムの含有割合が第１電極部１４ａにおけるマグネシウムの含有割合よりも低くても、第２電極部１４ｂがマグネシウムよりもイオン化傾向の高い例えばカルシウムを含有することにより、イオン化傾向が第１電極部１４ａよりも高くなるように構成されていてもよい。

本実施の形態においては、第１電極部１４ａが、マグネシウム－アルミニウム－亜鉛の合金（マグネシウムの含有割合が約９０％）により構成され、第２電極部１４ｂが、マグネシウム－アルミニウム－亜鉛－カルシウムの合金（マグネシウムの含有割合が約９７％）により構成されているものとし、第２電極部１４ｂのイオン化傾向が第１電極部１４ａよりも高いものとする。

以上のような構成を有する水質アルカリ化装置１においては、図１に示したように、スイッチ２２が閉となることにより、電極１４に直流電圧を印加させて通電させることにより、電解液１１の電気分解を行う。

これにより、第１電極部（陽極）１４ａでは、下記式（１）に示すように、マグネシウムの電解反応が起こり、第２電極部（陰極）１４ｂでは、下記式（２）に示すような反応が起こる。

式（１） Ｍｇ→Ｍｇ^２＋＋２ｅ^－
式（２） ２Ｈ_２Ｏ＋２ｅ^－→Ｈ_２＋２ＯＨ^－

この結果、第２電極部１４ｂで水酸化物イオンが生じ、電解液１１の水質をアルカリ化させることができる。

上記電極１４への通電を維持して電気分解を継続することにより、第２電極部１４ｂでは、水酸化物イオンが生じるが、マグネシウムよりもイオン化傾向の低い鉄やアルミニウムが表面に不純物が析出する。このような不純物の析出は、電気分解性能の低下を招来して好ましくない。

そこで、水質アルカリ化装置１では、図２に示したように、スイッチ２２が定期的に開となることにより、電極１４に対して直流電圧が印加されることを定期的に規制する。つまり、電気分解停止期間（所定期間）を設け、この電気分解停止期間だけ電極１４を非通電状態にさせる。これにより電極１４には開回路電圧が作用する。

電極１４が非通電状態になることにより、第１電極部１４ａ及び第２電極部１４ｂの電位は略同一となる。上述したように、第２電極部１４ｂが第１電極部１４ａよりもイオン化傾向が高いので、第２電極部１４ｂで上記式（１）のマグネシウムの溶解反応が僅かながら進行する。またカルシウムの含有割合が高い場合には、第２電極部１４ｂにて下記式（３）のカルシウムの溶解反応が進行する。

式（３） Ｃａ→Ｃａ^２＋＋２ｅ^－

このような上記式（１）又は上記式（３）の溶解反応が第２電極部１４ｂで進行することにより、電気分解で生じた不純物を除去することができ、該第２電極部１４ｂの表面を清浄化することができる。

尚、電極１４を非通電状態にさせた場合の第２電極部１４ｂでのマグネシウム等の溶解量は、電極１４を通電状態にさせた場合の第１電極部１４ａでのマグネシウムの溶解量に比べればごく僅かであり、使用寿命等に影響を及ぼす虞れがない。

以上説明したように、本発明の実施の形態である水質アルカリ化装置１によれば、電極１４は、第２電極部（陰極）１４ｂが第１電極部（陽極）１４ａよりもイオン化傾向が高くなる態様で構成されており、スイッチ２２を定期的に開とさせることで電源部２０による電極１４への電圧の印加を定期的に規制して、電極１４を電気分解停止期間だけ非通電状態にさせるので、従来のように電極１４を転極させることなく第２電極部１４ｂの表面を清浄化させることができ、使用寿命の長大化を図るとともに、製造コストの低減化を図ることができる。

上述した実施の形態で図示した各構成は機能概略的なものであり、必ずしも物理的に図示の構成をされていることを要しない。すなわち、各装置及び構成要素の分散・統合の形態は図示のものに限られず、その全部又は一部を各種の使用状況などに応じて、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。

１…水質アルカリ化装置、１０…電解槽、１１…電解液、１４…電極、１４ａ…第１電極部、１４ｂ…第２電極部、１５…導線、２０…電源部、２１…直流電源、２２…スイッチ。

Claims (4)

1. 電解槽の内部に貯留された電解液に少なくとも一部が浸漬されて配置された電極と、
   前記電極に電気的に接続され、かつ該電極に対して電圧を印加するための電源部と
   を備え、
   前記電極を通電状態にさせることによって塩基性液体を生成することにより、前記電解液の水質をアルカリ化させる水質アルカリ化装置であって、
   前記電極は、陰極が陽極よりもイオン化傾向が高くなる態様で構成され、
   前記電源部による前記電極への電圧の印加を定期的に規制して、前記電極を所定期間だけ非通電状態にさせることを特徴とする水質アルカリ化装置。
2. 前記電極は、第２元素に含まれる金属を含有して成ることを特徴とする請求項１に記載の水質アルカリ化装置。
3. 前記電極は、マグネシウムを含有して成ることを特徴とする請求項２に記載の水質アルカリ化装置。
4. 前記電解液は、水道水であることを特徴とする請求項１～３のいずれか１つに記載の水質アルカリ化装置。

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