JP2023132943A - 水質アルカリ化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】製造コストの増大化を抑制しつつ生成した塩基性液体の水素イオン濃度指数を早期に均一化させること。【解決手段】電解槽１０の内部に貯留された電解液１１に浸漬された電極１４間に対して電圧を印加させ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、第１電極部１４ａ及び第２電極部１４ｂが電解槽１０の底面１０ａの近傍に配置されている。第１電極部１４ａ及び第２電極部１４ｂは、第２元素に含まれる金属を含有して成ることが好ましく、マグネシウムを含有して成ることが好ましい。電解液１１は、水道水であることが好ましい。【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、隔膜を介して区画された陽極室に配置された陽極と、陰極室に配置された陰極とを有しており、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。

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^－）を生じさせて陰極室に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、陰極室の内部に配置させた撹拌手段を駆動させることにより、陰極室内で強制的に対流を起こすようにし、陰極室で生成した塩基性液体の水素イオン濃度指数（ｐＨ）を早期に均一化させていた。

特開２０１４－１８１３８５号公報

上記水質アルカリ化装置では、撹拌手段を駆動させるようにして陰極室内で強制的に対流を起こすようにして陰極室で生成した塩基性液体の水素イオン濃度指数を早期に均一化させていたので、撹拌手段が必須となり、部品点数の増加に伴い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、製造コストの増大化を抑制しつつ生成した塩基性液体の水素イオン濃度指数を早期に均一化させ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浸漬された電極間に対して電圧を印加させ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、少なくとも陰極が前記電解槽の底面の近傍に配置されたことを特徴とする。

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、少なくとも陽極が第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、少なくとも陽極が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、少なくとも陰極が電解槽の底面の近傍に配置されているので、従来のように撹拌手段等を必要としないで陰極で発生する水素の気泡の撹拌効果により、水素イオン濃度指数の均一化に要する時間を短縮化させることができ、これにより、製造コストの増大化を抑制しつつ生成した塩基性液体の水素イオン濃度指数を早期に均一化させ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、図１に示した電極の配置例を示す説明図である。 図３は、電極を電解槽の底面の近傍に設置して電気分解を行った場合の塩基性液体の水素イオン濃度指数の変化を示す図表である。 図４は、電極を電解槽の電解液の液面の近傍に設置して電気分解を行った場合の塩基性液体の水素イオン濃度指数の変化を示す図表である。 図５は、図２に示した電極の配置例の変形例を示す説明図である。

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。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１６に電気的に接続されている。電源部１６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、電極１４に直流電圧を印加する直流電源を備えている。

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。

また第１電極部１４ａ及び第２電極部１４ｂは、図２に示すように、電解槽１０の底面１０ａの近傍に配置されている。ここで底面１０ａの近傍とは、底面１０ａに接触しない程度に限りなく近接した状態をいい、第１電極部１４ａと第２電極部１４ｂとは、互いに近接して一部が対向していることが望ましい。

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、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。

また第１電極部１４ａ及び第２電極部１４ｂは、電解槽１０の底面１０ａの近傍に配置されていることにより、第２電極部１４ｂで発生する水素の気泡が生じ、該気泡の撹拌効果により、生成するアルカリ水の水素イオン濃度指数の均一化に要する時間を短縮化させることができる。

以下に、電極１４（第１電極部１４ａ及び第２電極部１４ｂ）としてマグネシウム合金であるＡＺ３１Ｂを用い、この電極１４を図１に示すように電解槽１０の底面１０ａの近傍に設置して電気分解を行った場合の塩基性液体の水素イオン濃度指数の変化を図３に示し、電極１４を電解槽１０の電解液１１の液面の近傍に設置して電気分解を行った場合の塩基性液体の水素イオン濃度指数の変化を図４に示す。ここでは電解液１１として水道水を用いた。

図３では、電気分解を開始してからｔ１秒（約１４５０秒程度）で電気分解を停止したが、電解槽１０の下部（底面１０ａの近傍）、上部（電解液１１の液面の近傍）、中部（下部と上部との中間位置）のいずれでもｔ１（秒）で水素イオン濃度指数が均一化しているが明らかである。

一方、図４では、電気分解を開始してからｔ２秒（約６００秒程度）で電気分解を停止したが、電解槽１０の下部、上部、中部の水素イオン濃度指数のバラツキが大きく、約６０００秒程度で電解槽１０の下部、上部、中部の水素イオン濃度指数が均一化していることが明らかである。

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１電極部（陽極）１４ａ及び第２電極部（陰極）１４ｂが電解槽１０の底面１０ａの近傍に配置されているので、従来のように撹拌手段等を必要としないで第２電極部１４ｂで発生する水素の気泡の撹拌効果により、水素イオン濃度指数の均一化に要する時間を短縮化させることができ、これにより、製造コストの増大化を抑制しつつ生成したアルカリ水（塩基性液体）の水素イオン濃度指数を早期に均一化させることができる。

以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、種々の変更行うことができる。

上述した実施の形態では、陽極である第１電極部１４ａ及び陰極である第２電極部１４ｂが電解槽１０の底面１０ａの近傍に配置されていたが、本発明においては、陰極のみが電解槽の底面の近傍に配置されていてもよい。これによっても、撹拌手段等を必要としないで陰極で発生する水素の気泡の撹拌効果により、水素イオン濃度指数の均一化に要する時間を短縮化させることができ、これにより、製造コストの増大化を抑制しつつ生成した塩基性液体の水素イオン濃度指数を早期に均一化させることができる。

上述した実施の形態では、電極１４を構成する第１電極部１４ａ及び第２電極部１４ｂがともに同一の材料により構成されていたが、本発明においては、陽極のみが第２元素に含まれる金属を含有して成るものであってもよく、特にマグネシウムを含有して成るものであってもよい。

上述した実施の形態では、第１電極部１４ａ及び第２電極部１４ｂは、電解槽１０の底面１０ａの近傍に、互いに左右一対となる態様で対向していたが、これら第１電極部１４ａ及び第２電極部１４ｂは、図５に示すように、電解槽１０の底面１０ａの近傍に、互いに上下一対となる態様で対向していてもよい。

この場合、陰極である第２電極部１４ｂが陽極である第１電極部１４ａよりも底面１０ａに近接していることが望ましいが、第１電極部１４ａ及び第２電極部１４ｂが底面１０ａの近傍に配置されているので、第２電極部１４ｂよりも第１電極部１４ａが底面１０ａに近接して配置されてもよい。

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、１０ａ…底面、１１…電解液、１４…電極、１４ａ…第１電極部、１４ｂ…第２電極部、１５…導線、１６…電源部。

Claims (4)

1. 電解槽の内部に貯留された電解液に浸漬された電極間に対して電圧を印加させ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、少なくとも陰極が前記電解槽の底面の近傍に配置されたことを特徴とする水質アルカリ化装置。
2. 前記電極は、少なくとも陽極が第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、少なくとも陽極が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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