JP3055745B2

JP3055745B2 - イオンリッチ水生成用の無隔膜型電解槽

Info

Publication number: JP3055745B2
Application number: JP5152745A
Authority: JP
Inventors: 久人原賀; 秀峰宮原; 博高松; 茂安藤
Original assignee: 東陶機器株式会社
Priority date: 1993-05-31
Filing date: 1993-05-31
Publication date: 2000-06-26
Anticipated expiration: 2015-06-26
Also published as: JPH06339689A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の目的】

【産業上の利用分野】本発明は、広義には、電気分解に
より上水を改質し、上水の水素イオン濃度（ｐＨ）を調
整する装置に関する。より詳しくは、本発明は、上水の
電気分解により水素イオンリッチの酸性水および／又は
水酸イオンリッチのアルカリ性水を生成するようになっ
た電解槽に関する。本発明は、特に、無隔膜型の電解槽
の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】水酸イオン（ＯＨ⁻）リッチのアルカリ
性水は、従来“アルカリイオン水”とも呼ばれており、
飲用に供する場合には健康増進に効果があり、お茶・コ
ーヒー等や料理に使用する場合には味を引き立たせる効
果があると考えられている。また、水素イオン（Ｈ^＋）
リッチの酸性水は、麺類をゆでたりするのに適するもの
として知られており、特に水素イオン濃度の高い強酸性
の水は台所のまな板や布巾の滅菌・殺菌等に有用である
として注目されている。

【０００３】このため、従来、種々の形式のイオンリッ
チ水生成装置（業界では、しばしば、イオン水生成装置
と呼ばれる）が市販され、或いは、提案されている。イ
オンリッチ水生成装置は水の電気分解を利用したもの
で、陽極と陰極とを備えた電解槽を有する。陽極と陰極
との間に直流電圧を印加すると、図１に模式的に示した
ように、陽極と水との界面においては、水の電離により
水中に存在するＯＨ⁻は陽極に電子を与えて酸化され、
酸素ガスとなって系から除去される。その結果、陽極と
水との界面ではＨ^＋濃度が高まり、Ｈ^＋リッチの酸性水
が生成される。他方、陰極と水との界面では、Ｈ^＋は陰
極板から電子を受け取って水素に還元され、水素ガスと
なって除去されるので、ＯＨ⁻濃度が高まり、陰極側に
はＯＨ⁻リッチのアルカリ性水が生成される。

【０００４】初期のイオンリッチ水生成用電解槽はバッ
チ処理式のものであったが、今日では連続通水式の電解
槽が一般的であり、後者は陽極と陰極との間に形成され
た通水路に通水しながら水を電解してイオンリッチ水を
生成するようになっている。連続式の電解槽は、隔膜型
と無隔膜型の２種に大別することができる。

【０００５】隔膜型の電解槽においては、例えば、実開
昭56-80292号、特開昭58-189090号、実公昭58-47985号に
開示されているように、陽極と陰極との間に形成され電
解室として作用する通水路は、イオン浸透性で不透水性
の隔膜によって仕切られており、電解により陽極側に生
成した酸性水と陰極側に生成したアルカリ性水とが混合
しないようになっている。このように、不透水性隔膜の
存在により酸性水とアルカリ性水との混合が防止される
ので、隔膜型の電解槽は、生成した酸性水およびアルカ
リ性水を所望の任意の流量でしかも極めて容易に取り出
すことができるという利点がある。

【０００６】しかしながら、隔膜型電解槽の難点は、
(１)隔膜のところで細菌や微生物が繁殖しやすいので、
衛生的でないこと、(２)隔膜を配置するためには電極間
隔を大きくせざるを得ないので、装置の消費電力が大き
くなること、である。

【０００７】そこで、従来技術においては、陽極と陰極
との間の隔膜を廃止した所謂“無隔膜型”の電解槽が提
案されている（例えば、実公昭57-8957号、特開平4-284
889号、実開平4-110189号）。無隔膜型の電解槽は、層
流の原理を利用したもので、陽極板と陰極板とはその間
に隔膜を介在させることなく互いに近接して並置してあ
り、陽極板と陰極板とに沿って層流を形成させながら通
水し、水を電解するようになっている。斯る無隔膜型の
電解槽は、隔膜がないので衛生的であり、電極間隔を小
さくできるので消費電力を低減できる、という利点があ
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、無隔膜
型電解槽の問題点は、酸性水とアルカリ性水とを分隔す
るための隔膜を廃止したので、電解室として作用する通
水路の出口において所望濃度の酸性水およびアルカリ性
水を別々に取り出すのが非常に困難であるということで
ある。

【０００９】例えば、実公昭57-8957号の装置において
は、陽極板に沿って生成された酸性水と陰極板に沿って
生成されたアルカリ性水とは楔形の分離板によって分離
され、夫々の出口から回収されるようになっているが、
この構造においては、分離板の位置が固定であるので、
強アルカリ性水または強酸性水だけを取り出すことがで
きない。

【００１０】また、特開平4-284889号および実開平4-11
0189号の装置においては、通水路の端部に面して邪魔板
が設けてあり、アルカリ性水は通水路の延長に配置され
たアルカリ性水出口へ流れ、酸性水は邪魔板に衝突して
折り返し出口から排出されるようになっている。この構
造においては、邪魔板への衝突により乱流が発生し、ア
ルカリ性水と酸性水とが不可避的に混合するので、同様
に、強アルカリ性水又は強酸性水だけを選択的に回収す
ることができないという難点がある。

【００１１】即ち、図２（図中の数値はｐＨ値を表し、
電極間隔は異なる濃度の層を分かり易く示すため誇張し
てある）に模式的に示したように、無隔膜型電解槽にお
いては、陽極板と陰極板との間に電圧を印加しながら通
水すると、強酸性から強アルカリ性まで水素イオン濃度
が漸変する層流を形成しながら電極板に沿って水が流れ
るが、消費電力の低減を目的として電極間隔を例えば１
ｍｍ以下と狭くした場合には、強アルカリ性水の層およ
び強酸性水の層は夫々非常に薄くなるので、極めて微小
な乱流が発生しただけでも、酸性水とアルカリ性水とは
容易に混合する結果となる。

【００１２】本発明の目的は、無隔膜型電解槽の通水路
（電解室）の出口を改良することにより、強アルカリ性
および／又は強酸性のイオンリッチ水を回収することを
可能にすることにある。

【００１３】

【発明の構成】

【課題を解決するための手段および作用】上記目的を達
成するため、本発明は次のような知見に立脚するもので
ある。先ず、無隔膜型の電解槽において強アルカリ性水
又は強酸性水だけを選択的に回収するためには、図２に
示したように強酸性から強アルカリ性まで水素イオン濃
度が漸変する層流を通水路（電解室）内に形成させると
共に、斯る層流を乱すことなく維持しながら強アルカリ
性水および／又は強酸性水を取り出さなければならな
い。このため、本発明は、通水路（電解室）はその通水
方向全長にわたって延長する２つの平らな壁面により画
定し、この通水路の下流側端部をその流路断面積より大
きな流路断面積を有する第１のイオンリッチ水回収通路
に直接に開口させ、アルカリ性水（又は酸性水）をこの
第１イオンリッチ水回収通路にスムースに流出させて回
収する。そして、通水路の２つの壁面のいづれか一方に
は、通水路の下流側端部よりも上流において、第２イオ
ンリッチ水回収通路に連通する第２イオンリッチ水回収
口を開口させ、通水路内に層流を維持させながら層流か
ら強酸性水（又は強アルカリ性水）の薄い層を分離し、
この回収口から強酸性水（又は強アルカリ性水）を回収
する。この第２イオンリッチ水回収通路の流路断面積も
第２イオンリッチ水回収口の流路断面積より大きくし、
強酸性水（又は強アルカリ性水）を第２イオンリッチ水
回収口から滑らかに流出させるのが好ましい。

【００１４】本発明は、更に、第１および第２イオンリ
ッチ水回収通路の奥行きは、通水路から第２イオンリッ
チ水回収口に分岐流入する酸性水（又はアルカリ性水）
の流れの状態に密接な関連を有するという知見に立脚す
るものである。本発明は、通水路内のｐＨが漸変する層
流から隔膜を用いることなく酸性水とアルカリ性水とを
別々に取り出すためには、第１および第２イオンリッチ
水回収通路の奥行きＨを最適化しなければならないとい
う点に着目したものである。本発明者の知見によれば、
第１イオンリッチ水回収通路の奥行き（通水路の出口か
ら第１イオンリッチ水回収通路内に噴出する噴流の放出
距離）Ｈを通水路の幅ｄの６倍以上にすれば、第２イオ
ンリッチ水回収口に流入する酸性水（又はアルカリ性
水）の流れに乱流が発生するのを防止することができ、
第１および第２イオンリッチ水回収通路において高濃度
のイオンリッチ水を夫々得ることができる。第２イオン
リッチ水回収通路の奥行きも第２イオンリッチ水回収口
の幅の６倍以上にするのが好ましい。

【００１５】１枚の電極板の両側に２枚の第２の電極板
を配置することにより、１枚の電極板の両側に第１およ
び第２の２つの通水路を形成する場合には、第１イオン
リッチ水回収通路の奥行きＨは、第１通水路の外側壁面
と第２通水路の外側壁面との間の距離ｄ’の６倍以上に
する。

【００１６】本発明の上記特徴や効果、ならびに、他の
特徴や利点は、以下の実施例の記載に従いより詳しく説
明する。

【００１７】

【実施例】先ず初めに、図３から図９を参照しながら、
本発明の無隔膜型電解槽の全体構成と作動の概要を説明
する。

【００１８】主として図３および図４を参照するに、無
隔膜型電解槽１０は縦長のハウジング１２を有する。こ
のハウジング１２は、樹脂製の耐圧ケース１４の凹み
に、第１陽極板１６と陰極板１８と第２陽極板２０との
３枚の電極板を複数の樹脂製スペーサ２２を挟みながら
順次配置し、カバー２４をケース１４に液密にねじ止め
することにより構成される。陰極板１８の両側に陽極板
１６と２０を夫々配置したことによりこの電解槽１０は
いわば二重セル構造になっており、陰極板１８の両面を
有効利用することで処理能力を倍増しながらも小さなス
ペースに格納できるようになっている。図示した実施例
では、電極板１６と２０が陽極板として作用し、電極板
１８が陰極板として作用するように電圧が印加される
が、印加電圧の極性を逆にすることも勿論可能である。

【００１９】電極板相互の間隔は例えば５本のスペーサ
２２によって定められるもので、この実施例ではスペー
サ２２は約０.５ｍｍの厚さを有し、従って、電極間隔
が約０.５ｍｍになるようになっている。好ましくは、
電極板１６、１８、２０は、チタン金属板に白金を被覆
することにより製作され、夫々約６×１２ｃｍの寸法を
有し、約０.５ｍｍの厚さを有する。電極板１６、１
８、２０には端子１６Ａ、１８Ａ、２０Ａが夫々固定し
てある。これらの端子１６Ａ、１８Ａ、２０Ａの端部は
いづれもケース１４の正面に向かって延長するようにな
っており、ケースの正面側のみにて電解槽１０の直流電
源（図示せず）に接続できるようになっている。

【００２０】図３からよく分かるように、ケース１４に
は、上水入口２６とイオンリッチ水出口２８および３０
が形成してある。図示した実施例では、電極板１６と２
０を陽極板として作用させ、電極板１８を陰極板として
作用させるので、出口２８がアルカリ性水出口となり、
出口３０が酸性水出口となる。しかし、前述したように
電極板の極性を逆にすることも可能であり、その場合に
は、出口２８が酸性水出口となり、出口３０がアルカリ
性水出口となる。上水入口２６は断面略三角形の上水分
配通路３２に連通しており、この上水分配通路３２は、
図５からよく分かるように、ケース１４とカバー２４に
よって形成されており、電極板の上下方向全長にわたっ
て延長している。電解槽１０の使用に際しては、上水入
口２６はホース等により水道管に接続することができ
る。或いは、電解槽１０を浄水器の下流に接続し、浄水
器によって浄化された水を電解槽１０の上水入口２６に
導入してもよい。

【００２１】図８および図９の拡大断面図からよく分か
るように、第１陽極板１６と陰極板１８との間には第１
通水路３４が形成され、陰極板１８と第２陽極板２０と
の間には第２通水路３６が形成される。これらの通水路
３４および３６は、電極板１６、１８、２０と協動して
電解室として作用するものである。図示した実施例で
は、通水路３４および３６は、その全長にわたって、電
極板１６、１８、２０の表面によって画定されている。
夫々の通水路３４および３６は水平方向に延長する例え
ば５本のスペーサ２２により上下４つのサブ通水路に分
割される。図９から分かるように、これらの通水路３４
および３６の上流側端部は上水分配通路３２に連通して
いるので、上水入口２６から分配通路３２に沿って流下
した上水は夫々の通水路３４および３６の４つのサブ通
水路に分配され、図８および図９に示したように通水路
３４および３６に水平方向に流入する。分配通路３２の
容量が大きいのに対して電極間隔が０.５ｍｍと十分に
狭いので、通水路３４および３６を水平方向に流れる水
流は層流となる。

【００２２】図５および図８に示したように、電解室と
して作用する通水路３４および３６の下流側端部３４Ａ
および３６Ａは、ケース１４とカバー２４によって形成
された断面略５角形のアルカリ性水回収通路３８に直接
に開放されている。このアルカリ性水回収通路３８はア
ルカリ性水出口２８に連通しており、上水分配通路３２
と同様に電極板の上下方向全長にわたって延長してい
る。図５および図８からよく分かるように、アルカリ性
水回収通路３８の流路断面積は通水路３４および３６の
流路断面積に対して十分に大きくしてあり、乱流を発生
させることなく通水路３４および３６の末端からアルカ
リ性水回収通路３８に向かってアルカリ性水をスムース
に流出させるようになっている。このアルカリ性水回収
通路３８の奥行き寸法については、図１０以下に基づい
て後述する。

【００２３】図５からよく分かるように、ケース１４お
よびカバー２４には、更に、陽極板１６および２０の上
下方向全長にわたって延長する溝４０および４２が夫々
形成してあり、陽極板と夫々協動して酸性水回収通路４
４および４６を形成するようになっている。これらの酸
性水回収通路４４および４６の下端は連絡ポート４８に
て合流し（図６〜７）、更に酸性水出口３０に連通して
いる（図３）。

【００２４】図４および図８からよく分かるように、図
示した実施例では、陽極板１６および２０には、それら
の下流側エッジ１６Ｂおよび２０Ｂよりも上流側におい
て、酸性水回収口として作用するスリット１６Ｃおよび
２０Ｃが夫々形成してあり、スリット１６Ｃおよび２０
Ｃを通過した水が酸性水回収通路４４および４６に流入
するようになっている。夫々のスリット１６Ｃおよび２
０Ｃの幅は、１ｍｍにしてある。図示した実施例では、
酸性水回収口として作用するスリット１６Ｃおよび２０
Ｃは陽極板１６および２０に形成してあるが、スリット
１６Ｃおよび２０Ｃのところで陽極板１６および２０を
終端させ、スリット１６Ｃおよび２０Ｃより下流の通水
路壁面はケース１４とカバー２４によって形成してもよ
い。

【００２５】図５および図８からよく分かるように、酸
性水回収通路４４および４６の流路断面積もスリット１
６Ｃおよび２０Ｃの流路断面積に対して十分に大きくし
てあり、スリットから回収された酸性水が乱流を生じる
ことなく酸性水回収通路４４および４６内にスムースに
流入するようになっている。スリット１６Ｃおよび２０
Ｃから流出した酸性水は陽極板の上下方向ほぼ全長にわ
たって酸性水回収通路４４および４６内に回収され、そ
こから更に酸性水出口３０へ送られる。この酸性水回収
通路４４および４６の奥行き寸法についても、図１０以
下に基づいて後述する。

【００２６】この電解槽１０の使用に際しては、上水入
口２６への上水の供給は従来型の手動又は電動の制御弁
（図示せず）によって制御することができ、アルカリ性
水出口２８および酸性水出口３０には従来型の流量制御
バルブ５０および５２を夫々接続することができる。上
水入口２６から導入された上水は、前述したように、分
配通路３２により電極板１６、１８、２０の上下方向全
長にわたって通水路３４および３６の入口（上流側端
部）に均一に分配され、通水路３４および３６内に水平
方向に流入する。

【００２７】陰極板１８と陽極板１６および２０との間
に例えば約１２Ｖの直流電圧を印加することにより、通
水路３４および３６内に通水しながら電気分解を進行さ
せると、図２を参照して前述したように、陽極板と陰極
板との間の電界に垂直な方向にｐＨの漸変する流れが生
成する。

【００２８】酸性水出口３０において殺菌の用途に適し
たｐＨ３程度の強酸性水を得たい場合には、アルカリ性
水出口２８で得られるアルカリ性水の流量と酸性水出口
３０で得られる酸性水の流量との比が約４：１になるよ
うに流量制御バルブ５０および／又は５２を制御するの
が好ましい。このような流量条件では、陽極板表面近傍
を流れる速度の遅い強酸性水の薄層は酸性水回収スリッ
ト１６Ｃおよび２０Ｃに到達すると、図８に矢印で示し
たようにスリット１６Ｃおよび２０Ｃを介して酸性水回
収通路４４および４６内に流入するので、酸性水出口３
０において強酸性水が得られる。

【００２９】また、アルカリ性水出口２８においてｐＨ
１０程度の強アルカリ性水を得たい場合には、アルカリ
性水出口２８と酸性水出口３０の流量比が例えば約３：
２になるように流量制御バルブ５０および／又は５２を
制御することができる。

【００３０】次に、図１０以下の図面を参照しながら、
アルカリ性水回収通路３８および酸性水回収通路４４お
よび４６の奥行き寸法について検討する。通水路３４と
３６は対称の構造を有するので、一方の通水路３６のみ
を取り上げる。図１０を参照するに、通水路３６は、そ
の通水方向全長にわたって延長する２つの平らな壁面５
６および５８（図示した実施例では、電極板１８および
２０の表面）により画定されており、一方の壁面５８に
酸性水回収口として作用するスリット２０Ｃが開口させ
てある。通水路３６に流入した水は、流速分布曲線で示
したように層流を形成しながら通水路３６内を流れ、酸
性水の層は回収口２０Ｃに到達すると回収口２０Ｃ内に
分岐し、流れの残部はそのまゝほぼ直進してアルカリ性
水回収通路３８内に回収される。

【００３１】電解槽１０の上水入口２６の流量を５リッ
ター／分とし、アルカリ性水出口２８にて４リッター／
分のアルカリ性水を回収し、酸性水出口３０にて１リッ
ター／分の酸性水を回収する場合において、通水路３６
の幅ｄ（電極間隔）を０.５ｍｍとし、通水路（電極
板）の上下方向長さを１２ｃｍとする場合には、通水路
３６の出口３６Ａにおけるアルカリ性水の流速は約５６
ｃｍ／ｓｅｃとなる。従って、アルカリ性水は狭い出口
３６Ａから噴流となって広いアルカリ性水回収通路３８
内に噴出し、この噴流は周囲の水と混ざりながら速度を
失う。アルカリ性水回収通路３８の奥行きＨ（通水路３
６の末端から突当り壁面６４までの距離）が噴流の長さ
より長い場合には、アルカリ性水回収通路３８内には、
図１０に示したように、噴流境界面６０の内側の噴流領
域と、噴流境界面６０と混合境界面６２との間の混合領
域と、混合境界面６２の外側の静止領域とが形成され
る。

【００３２】図１０に鎖線Ｘ−Ｘで示したように、壁面
６４を前進させ、アルカリ性水回収通路３８の奥行きＨ
が噴流の長さよりも短くなるようにした場合には、壁面
６４は噴流に対して衝突板として作用するであろう。そ
の結果、噴流は脈流となり、酸性水回収スリット２０Ｃ
のところの圧力を脈動させ、乱流６６を発生させる。乱
流６６の発生に伴い、酸性水回収スリット２０Ｃ内へと
流れる強酸性水には弱酸性ないしアルカリ性の水が巻き
込まれるので、酸性水回収口２０Ｃにおいて強酸性水を
得ることができない。また、乱流の影響により、アルカ
リ性水回収通路３８に向かうアルカリ性水の一部が酸性
水で希釈される。

【００３３】通水路３６と酸性水回収スリット２０Ｃと
の分岐部において乱流を発生させないためには、アルカ
リ性水回収通路３８の奥行き寸法についてについて最小
限寸法が必要であると考えられる。酸性水回収通路４４
および４６の奥行き寸法についてについても同様であろ
う。

【００３４】本発明者は、図３から図９に示した電解槽
１０を試作し、アルカリ性水回収通路３８と酸性水回収
通路４４および４６の突当り壁面に異なる厚さの衝突板
を挿入することによりこれらの回収通路の奥行きを変え
ながら試験した。通水路３６の幅ｄは０.５ｍｍとし、
酸性水回収スリット１６Ｃおよび２０Ｃの幅は１ｍｍと
した。電極板の厚さは０.５ｍｍとした。電解槽１０へ
の総流量が５リッター／分、アルカリ性水出口２８の流
量が４リッター／分、酸性水出口３０の流量が１リッタ
ー／分となる条件で通水しながら、電極板間に１２Ｖの
直流電圧を印加し、アルカリ性水出口２８のｐＨを測定
した。アルカリ性水回収通路の奥行きと酸性水回収通路
の奥行きは互いに独立に変更した。試験結果を図１１お
よび図１２のグラフに示す。図１１のグラフは、アルカ
リ性水回収通路３８の奥行きの変化に対するｐＨの変化
を示し、図１２のグラフは酸性水回収通路４４および４
６の奥行きの変化に対するｐＨの変化を示す。

【００３５】図１１のグラフは、アルカリ性水回収通路
３８の奥行きが９ｍｍ以下の場合には、アルカリ性水回
収通路３８において十分なｐＨのアルカリ性水が得られ
ないことを示している。これは、図１０に基づいて前述
したように、アルカリ性水回収通路３８の奥行きが十分
でない故に噴流が壁面６４に衝突し、乱流６６の発生に
よりアルカリ性水と酸性水とが混合するためであると推
論される。電極板の厚さが０.５ｍｍであり、通水路３
４および３６の幅ｄが夫々０.５ｍｍであり、よって、
陽極板１６の内側面と陽極板２０の内側面との間の距離
ｄ'（図９参照）が１.５ｍｍであるから、アルカリ性水
回収通路３８の奥行き９ｍｍは、前記距離ｄ’の６倍に
相当する。従って、アルカリ性水回収通路３８の奥行き
Ｈを前記距離ｄ’の６倍以上にすれば、所望ｐＨのアル
カリ性水が得られることが帰結される。所望ｐＨのアル
カリ性水が得られるということは、同時に、酸性水回収
通路４４および４６において所望ｐＨの酸性水が得られ
ることを意味している。

【００３６】図１２のグラフは、酸性水回収通路４４お
よび４６の奥行きが６ｍｍ以下の場合には、アルカリ性
水回収通路３８において十分なｐＨのアルカリ性水が得
られないことを示している。このことは、逆に言えば、
酸性水回収通路４４および４６において十分なｐＨの酸
性水が得られないことを意味するものである。実験例で
は酸性水回収スリット１６Ｃおよび２０Ｃの幅は１ｍｍ
であるから、乱流の発生を防止するためには、酸性水回
収通路４４および４６の奥行きはスリットの幅の６倍以
上にすれば良いことが分かった。図１２のグラフに示し
た試験結果は、また、１枚の陽極板と１枚の陰極板との
２枚の電極板だけを有し、唯一の通水路３４又は３６を
備えた電解槽に適用することができる。この場合には、
アルカリ性水回収通路３８の奥行きＨは通水路３４又は
３６の幅ｄの６倍以上にすれば良い。

【００３７】以上には本発明の特定の実施例について記
載したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本
発明の範囲内で種々の設計変更を加えることができる。
特に、アルカリ性水回収通路３８の断面形状は図示した
５角形状に限定されず、種々多様な形状に設計すること
ができる。また、電極板の極性を逆にし、出口３０から
アルカリ性水を取り出し、出口２８から酸性水を取り出
すことができる。また、図示した実施例では電解槽の流
量を大きくするため２枚の陽極板を配置してあるが、陽
極板は１枚にし、通水路を１つにしてもよい。また、図
示した実施例では酸性水回収口として作用するスリット
１６Ｃおよび２０Ｃは電極板１６および２０に設けてあ
るが、スリット１６Ｃおよび２０Ｃのところで電極板１
６および２０を終端させ、スリット１６Ｃおよび２０Ｃ
より下流の通水路壁面５８は他の部材によって形成して
もよい。

【００３８】

【発明の効果】以上に述べたように、本発明の電解槽構
造によれば、通水路３４および３６内に層流が形成さ
れ、この層流を維持させながら、通水方向に対して直角
な方向に酸性水（印加電圧の極性に応じては、アルカリ
性水）の薄い層が分離され、酸性水回収口１６Ｃおよび
２０Ｃから回収される。アルカリ性水回収通路３８およ
び酸性水回収通路４４、４６は十分な奥行きを有するの
で、これらの回収通路内に噴出する噴流が脈動を起こす
のが防止され、所望ｐＨの酸性水およびアルカリ性水を
回収することができる。

【００３９】従って、衛生的で消費電力が小さいという
無隔膜型の電解槽の利点を享受しながらも、従来の無隔
膜型電解槽では得られなかったような強酸性および強ア
ルカリ性のイオンリッチ水を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、水の電解によるイオンリッチ水生成原
理を示す模式図である。

【図２】図２は、無隔膜型電解槽の電解室における水素
イオン濃度分布を示す模式図である。

【図３】図３は、本発明の電解槽の一部切欠き正面図で
ある。

【図４】図４は、図３に示した電解槽の分解斜視図であ
る。

【図５】図５は、図３のＶ−Ｖ線に沿った断面図であっ
て、図面簡素化のため電極板とスペーサは省略してあ
る。

【図６】図６は、図３のＶＩ−ＶＩ線に沿った断面図で
ある。

【図７】図７は、図３のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った断面
図である。

【図８】図８は、図５の円Ａ内部分の拡大断面図であ
る。

【図９】図９は、図５の円Ｂ内部分の拡大断面図であ
る。

【図１０】図１０は、図３から図９に示した電解槽の通
水路の出口部分の模式的拡大図である。

【図１１】図１１は、アルカリ性水回収通路の奥行きを
変えて行った実験の結果を示すグラフである。

【図１２】図１２は、酸性水回収通路の奥行きを変えて
行った実験の結果を示すグラフである。

【符号の説明】

１０：電解槽１６、２０：陽極板１６Ｃ、２０Ｃ：酸性水回収口１８：陰極板３４、３６：通水路（電解室）３８：アルカリ性水回収通路４４、４６：酸性水回収通路５４：通水路の軸線５６、５８：通水路を画定する壁面

フロントページの続き (72)発明者安藤茂福岡県北九州市小倉北区中島２丁目１番１号東陶機器株式会社内 (56)参考文献特開平６−246272（ＪＰ，Ａ) 特開平４−284889（ＪＰ，Ａ) 実開平４−110189（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C02F 1/46 - 1/48

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】一対の電極板（18、16／20）を隔膜を介
在させることなく互いに近接して平行に対向配置するこ
とにより、電解室として作用する通水路を前記一対の電
極板間に形成し、前記一対の電極板間に直流電圧を印加
しながら前記通水路に通水することにより水の電気分解
によりイオンリッチ水を生成するようになった無隔膜型
の電解槽（10）において：前記通水路（34／36）はその
通水方向全長にわたって延長する２つの平らな壁面（5
6、58）により画定し、前記通水路（34／36）の下流側
端部（34Ａ／36Ａ）は該通水路の流路断面積より大きな
流路断面積を有する第１のイオンリッチ水回収通路（3
8）に直接に開口させ、前記２つの壁面のいづれか一方
（58）には、前記通水路の下流側端部（34Ａ／36Ａ）よ
りも上流において、第２のイオンリッチ水回収通路（44
／46）に連通し前記通水路に開口するイオンリッチ水回
収口（16Ｃ／20Ｃ）を開口させ、前記第１イオンリッチ
水回収通路（38）内への流れの流入方向における前記第
１イオンリッチ水回収通路（38）の奥行き（Ｈ）は前記
２つの壁面間の距離（ｄ）の６倍以上にしたことを特徴
とする無隔膜型電解槽。
【請求項２】前記第２イオンリッチ水回収通路（44／
46）は前記イオンリッチ水回収口（16Ｃ／20Ｃ）の流路
断面積より大きな流路断面積を有し、前記第２イオンリ
ッチ水回収通路（44／46）内への流れの流入方向におけ
る前記第２イオンリッチ水回収通路（44／46）の奥行き
は前記イオンリッチ水回収口の幅の６倍以上であること
を特徴とする請求項１に基づく無隔膜型電解槽。
【請求項３】第１の電極板（18）の両側に第２の電極
板（16、20）を隔膜を介在させることなく近接して平行
に配置することにより、電解室として作用する第１およ
び第２の通水路（34、36）を前記第１電極板の両側に形
成し、第１電極板と第２電極板との間に直流電圧を印加
しながら前記通水路に通水することにより水の電気分解
によりイオンリッチ水を生成するようになった無隔膜型
の電解槽（10）において：夫々の通水路（34、36）はそ
の通水方向全長にわたって延長する２つの平らな壁面
（56、58）により画定し、各通水路（34、36）の下流側
端部（34Ａ、36Ａ）は該通水路の流路断面積より大きな
流路断面積を有する第１のイオンリッチ水回収通路（3
8）に直接に開口させ、各通水路（34、36）の外側壁面
（58）には、前記通水路の下流側端部（34Ａ、36Ａ）よ
りも上流において、第２のイオンリッチ水回収通路（4
4、46）に夫々連通し前記各通水路に開口するイオンリ
ッチ水回収口（16Ｃ、20Ｃ）を開口させ、前記第１イオ
ンリッチ水回収通路（38）内への流れの流入方向におけ
る前記第１イオンリッチ水回収通路（38）の奥行き
（Ｈ）は前記第１通水路（34）の外側壁面と第２通水路
（36）の外側壁面との間の距離（ｄ’）の６倍以上にし
たことを特徴とする無隔膜型電解槽。
【請求項４】前記第２イオンリッチ水回収通路（44、
46）は前記イオンリッチ水回収口（16Ｃ、20Ｃ）の流路
断面積より大きな流路断面積を有し、前記第２イオンリ
ッチ水回収通路（44、46）内への流れの流入方向におけ
る前記第２イオンリッチ水回収通路（44、46）の奥行き
は前記イオンリッチ水回収口の幅の６倍以上であること
を特徴とする請求項３に基づく無隔膜型電解槽。