JP3122342U - アルカリ水生成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ｐＨ促進剤などの添加物を用いないでｐＨ１２．８以上のアルカリ水を得ると共に廃棄する酸性水が生じないようにした装置を提供する。
【解決手段】酸性水排出管８ａ及びリターン管１１、アルカリ水排出管８ｂ及びリターン管１２より構成する循環用配管で電解槽５の陽極５ａ、陰極５ｂのそれぞれの供給側と排出側を繋ぎ、これらそれぞれの循環用配管の途中に、酸性水貯水タンク９とポンプ１１ａ、アルカリ水貯水タンク１０とポンプ１１ｂを設け、陰極側の循環用配管途中に原水供給管２を弁４を介して接続している。
【効果】ｐＨ促進剤を使用せずにｐＨが１２．８以上のアルカリ水を得ることができ、最終的に酸性水貯水タンク９に酸性水が存在しなくなり廃棄する酸性水がなくなる。
【選択図】図１

Description

本考案は、ｐＨ促進剤などの添加物を用いないでｐＨが１２．８以上のアルカリ水を生成する装置に関するものである。

例えばｐＨが１０〜１２のアルカリ水を使用すれば、多量のマイナスイオンが汚れや物質の表面をプラスイオン化する分子間引力現象、微量の酵素による触媒作用により汚れの隙間や物質の表面まで水を行き渡らせる毛細管現象促進効果、マイナスイオン同士の反発作用により物質から汚れを引き離す剥離現象促進効果により、油分の洗浄除去が行える。

しかし、ｐＨが１０〜１２のアルカリ水は、例えば図４に示す構成（特許文献１〜３）のアルカリ水生成装置１０１、また特許文献４に示す装置（本願において図示無）により生成するしかなかった。
特開２００３−２２５６６７号公報 特開２００３−１０３２６１号公報 特開２００１−１９１０７９号公報 特開平９−２７２４号公報

図４に示す特許文献１〜３におけるアルカリ水生成装置１０１は次の構成である。１０２は、原水（純水）を後述する電解槽１０５へ供給する原水供給管で、電解槽１０５の陽極側１０２ａと陰極側１０２ｂに導くよう分岐されている。１０３は、例えば塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）などのｐＨ促進剤を貯蔵したｐＨ促進剤貯蔵部である。

１０４は、ｐＨ促進剤貯蔵部１０３から電解槽１０５の陽極側にｐＨ促進剤を供給すべく、陽極側に分岐した原水供給管１０２ａに接続したｐＨ促進剤供給管である。１０４Ａは、ｐＨ促進剤供給管１０４の途中に設置したポンプである。

１０５は、陽極１０５ａ及び陰極１０５ｂ並びに該陽極１０５ａと該陰極１０５ｂとの間でイオン交換を行う隔膜１０５ｃを備えた電解槽で、この電解槽１０５で生成された酸性水、アルカリ水は、各々の排出管１０６ａ，１０６ｂから排出される。

１０７は電解槽１０５に直流電圧を供給する直流電源、１０８は直流電源１０７及びポンプ１０４Ａを駆動制御するための制御部である。上記構成のアルカリ水生成装置１０１では、ｐＨ１０〜ｐＨ１２のアルカリ水は次のように生成される。

先ず原水供給管１０２から電解槽１０５の陽極側と陰極側に連続的に純水を供給する。供給と同時に、ポンプ１０４Ａを駆動し、ｐＨ促進剤貯蔵部１０３のｐＨ促進剤を電解槽１０５の陽極側に分岐した原水供給管１０２ａに供給する。

純水とｐＨ促進剤が供給された電解槽１０５では電気分解が行われ、陽極側より酸性水排出管１０６ａを介して酸性水が排出される一方、陰極側よりアルカリ水排出管１０６ｂを介してｐＨ１０〜１２のアルカリ水が排出される。

すなわち、図４に示したアルカリイオン水生成装置では、塩素化合物などのｐＨ促進剤を添加することで、ｐＨが１０〜１２のアルカリ水を得ていた。これは、仮にｐＨが１２．８以上のアルカリ水を得る場合も同様である。

また、特許文献４に示すアルカリ水生成装置は、純水を電解槽へ供給する流路に電気分解を促進させる触媒を供給する触媒供給手段を有し、電解槽を多槽（３槽）に構成すると共に、この多槽の電解槽のうちの最終槽を経た陰極水、陽極水を各々浄水器で浄水したうえ、各貯水槽を介して再度多槽の電解槽のうち最初槽に戻す構成とされている。

特許文献４におけるアルカリ水生成装置は、上記構成の装置によって、また、触媒供給手段によりｐＨ促進剤を添加して、ｐＨが９〜１１のアルカリ水を得ていた。

特許文献１〜４の構成とされたアルカリ水生成装置は、ｐＨ促進剤を添加する。しかし、ｐＨ促進剤を添加することによって生成されたｐＨ１０〜１２のアルカリ水を用いて金属部品や金属製品の脱脂・防錆を行うと、却って耐食性が悪くなり、水素よりイオン化傾向の高い鉄、亜鉛、アルミニウムなどの酸化を助長して錆を発生させることになる。

また、特に特許文献４に示されたアルカリ水生成装置は、電解槽の陰極側と陽極側において各槽から排出された水を同各極側で循環する構成が示されているが、ｐＨ促進剤を添加するという上記問題に加えて以下の問題がある。

すなわち、特許文献４のアルカリ水生成装置は、電解槽が多槽とされているから、各槽における電流制御が極めて複雑となる。また、そのように制御が複雑であるがゆえに電流値を安定させることが困難で、結果的に、生成されたアルカリ水のｐＨもばらつきが生じるといった問題がある。

また、特許文献４のアルカリ水生成装置は、最下流の電解槽の各極の出口にそれぞれ浄水器を備えている。この理由は、特許文献４においてｐＨ促進剤を添加するから、循環中に添加される余分なミネラル成分を取り除くためであるが、要するに特許文献４のアルカリ水生成装置は、ｐＨ促進剤を添加する作業及び余分なミネラル成分を取り除く作業が必要となり、装置構成を複雑にしているといった問題がある。

本考案が解決しようとする問題点は、ｐＨが１２．８以上のアルカリ水を得るためには、従来は、ｐＨ促進剤を添加する必要があったので、環境面、衛生面、安全面、管理面に問題があるという点、及び制御も構成も複雑であり、また、そのように複雑な構成及び制御としてもｐＨが１２．８以上のアルカリ水を得ることができない点である。

本考案のアルカリ水生成装置は、ｐＨ促進剤を添加することなく、廃棄する酸性水を極力少なくしつつｐＨが１２．８以上のアルカリ水を製造するために、最初は原水供給管から陰極へ、陽極側の貯水タンクから陽極へ、原水を供給し、その後、原水供給管からの供給を弁を閉じることで停止し、電解槽の陰極側から排出されたアルカリ水を該電解槽の陰極側へ、前記電解槽の陽極側から排出された酸性水を該電解槽の陽極側へ、各々循環させることを最も主要な特徴としている。

本考案のアルカリ水生成装置では、電解槽の陰極側から排出されるアルカリ水、陽極側から排出される酸性水、を各々電解槽の各極へ繰り返し循環させてｐＨを上昇させるので、ｐＨ促進剤を使用しなくともｐＨが１２．８以上のアルカリ水を得ることができる。このｐＨ１２．８以上のアルカリ水は、薬品や溶剤等、何らの添加物をも混合していないので、優れた洗浄力や防錆効果等を安定して発揮しつつ、環境に優しく、高い安全性を得ることができる。

また、本考案のアルカリ水生成装置では、酸性水をも循環させる構成としているので、無駄がなくなり、環境面でも有利である。この無駄がなくなるという意味は、陽極側の貯水タンクに排出される水もやがてある程度のｐＨのアルカリ水になるから、結果的に酸性水は存在しなくなり、酸性水を廃棄するということがなくなるという意味である。

本考案のアルカリ水生成装置の最良の形態を図１〜図３を用いて説明する。図１はアルカリ水生成装置を、図２は初期動作時を、図３は循環動作時を、各々示す。

１は、本考案に係るアルカリ水生成装置（以下、生成装置と記す）であり、リターン管１１と酸性水排出管８ａにより電解槽５の陽極５ａ側の循環用配管が、リターン管１２とアルカリ水排出管８ｂにより電解槽５の陰極５ｂ側の循環用配管が、各々形成される。

これら各々の循環用配管は、電解槽５の陽極５ａ及び陰極５ｂのそれぞれの供給側と排出側に繋がれる。そして、これら各々の循環用配管の途中には、酸性水貯水タンク９、アルカリ水貯水タンク１０及びポンプ１１ａ，１２ａが設けられている。

２は、例えば水道管に接続された原水供給管であり、電解槽５の陰極５ｂ側の供給側に繋がれたリターン管１２に接続されている。

３は、原水供給管２の途中に接続されたろ過装置であり、水道水のＣａをＮａに変換する逆浸透膜部と、不純物を取り除くためのフィルタ部、例えば不織布を備えている。

このろ過装置３は、全体の配管や電解槽５へのＣａスケールの付着防止と（逆浸透膜部）、水道水中のごみや赤錆の除去（フィルタ部）のために設置されている。ちなみに、本考案の生成装置１においては、上記した特許文献４のように、循環用配管の途中であって電解槽５の出口側に浄水器を備える必要はない。

この理由は、本考案の生成装置１は、ｐＨ促進剤を添加することがないので、原水供給管２から最初に供給される水道水の不純物さえ取り除けば、後はこの最初に供給した（不純物が取り除かれた）水道水が循環するからである。

従って、ろ過装置３の逆浸透膜部及びフィルタ部を定期的に清掃、点検すれば、生成装置１全体の保守・点検の手間を大幅に削減でき、長期に亘ってｐＨが１２．８以上のアルカリ水を安定して生成できる。

４は、原水供給管２における前記ろ過装置３の下流に設けられた電磁弁であり、初期動作時には開制御され、循環動作時には閉制御される。

５は、陽極５ａと陰極５ｂとが対向配置され、これら陽極５ａと陰極５ｂとの間にイオン透過性の隔膜（以下、イオン交換膜という）５ｃが設けられた電解槽で、供給された水を電気分解するものである。

６は、リターン管１２における電解槽５の陰極５ｂへの供給口の上流側に設けられた流量調整弁、７は、この流量調整弁６と電解槽５の陰極５ｂへの供給口の間に設けられた流量計である。

流量計７によって計測された流量データは後述する制御部１５へ送られて、制御部１５により流量調整弁６の開閉調整が行われる構成とされている。

８は、電解槽５における排出側に接続された排出管であり、陽極５ａ側には酸性水排出管８ａの、陰極５ｂ側にはアルカリ水排出管８ｂの、各々一方端側が接続されている。

９は、酸性水排出管８ａの他方端側が導かれた酸性水貯水タンク、１０は、アルカリ水排出管８ｂの他方端側が導かれたアルカリ水貯水タンクである。本例では、不図示であるが、これら酸性水貯水タンク９及びアルカリ水貯水タンク１０に、それぞれ貯留されたアルカリ水や酸性水を取り出すための取り出し口が設けられている。

酸性水貯水タンク９及びアルカリ水貯水タンク１０の内部には、それぞれ、ｐＨ測定器９ａ及び１０ａが設けられている。また、アルカリ水貯水タンク１０内の所定深さ位置には、貯水量が所定量になるとその旨を検知する貯水量検知器としてのフロートスイッチ１０ｂが設けられている。

フロートスイッチ１０ｂを設けることで必要量のアルカリ水が得られるように全体を制御することが可能となり、また、ｐＨ測定器９ａ，１０ａを設けることで、酸性水貯水タンク９及びアルカリ水貯水タンク１０内におけるアルカリ水と酸性水のｐＨを把握して全体を効率よく制御することができるようになる。

１１は、酸性水貯水タンク９に貯留されている酸性水を電解槽５の陽極５ａ側へ戻すためのリターン管である。このリターン管１１の途中にポンプ１１ａが設置され、このポンプ１１ａと陽極５ａ間には流量調整弁１３が設けられている。

１２は、アルカリ水貯水タンク１０に貯水されているアルカリ水を電解槽５の陰極５ｂ側へ戻すためのリターン管である。このリターン管１２の途中にポンプ１２ａが設置されている。

これらリターン管１１，１２に流量調整弁６，１３を設けた場合は、これらを制御して電解槽５内の水の滞留時間（電解時間）を調整することができるので、より効率のよい電気分解が行える。ちなみに、流量調整弁１３，６による陽極５ａ側と陰極５ｂ側へ流れる流量比を、１．５：１にしておくことで最も効率良く電気分解が行える。

本例のように、流量調整弁６，１３を設けている場合は、ポンプ１１ａ，１２ａの汲み上げ能力が１：１で変更不可のものを採用してもよい。しかし、流量調整弁６，１３を省略する場合は、ポンプ１１ａ，１２ａの汲み上げ能力が変更可能なものを採用すれば、上記した効率の良い電気分解が行える量の水を循環させることができる。

１４は、電解槽５の陽極５ａと陰極５ｂに直流電圧を与えるための直流電源装置であり、この直流電源装置１４と前記陽極５ａ、陰極５ｂ間に形成する回路中に、電流検出部１４ａと電圧検出部１４ｂを接続している。

電流検出部１４ａにより回路中の電流値を検出することで、電解槽５で電気分解中の水の電気抵抗値によって変化する電流値を把握できるから直流電源装置１４の出力を安定させることができる。このようにすることで、水質に拘わらず単位時間当たりのアルカリ水を一定量得ることが可能となる。

また、電圧検出部１４ｂは、電解槽５の劣化や、イオン交換膜５ｃの劣化などに伴って変化する回路中の電圧を検出して運転異常や電解槽５の清掃時期を知らせるために用いられる。

ここで、直流電源装置１４周辺の構成について詳述する。電解槽５では、陽極５ａ及び陰極５ｂに直流電圧を加えて直流電流を流して電気分解を行う。電気分解は直流電流を増加させる程促進できるが、使用する電源装置により限界がある。

電解槽５のインピーダンスは、陽極５ａ及び陰極５ｂの面積、陽極５ａ及び陰極５ｂ間距離、イオン交換膜５ｃの構成、水温、流量、などにより大きく変動するが、通常、一定の電圧を加えた場合、電流が大きく変動し、直流電源装置１４の破損や水温上昇などの問題が発生し、安定してｐＨが１２．８以上のアルカリ水を得ることができない。

したがって、本考案の生成装置１では、特に、電解槽５のインピーダンスが変動しても電圧を自動的に変動させて、電流を一定に制御すべく、電流検出部１４ａや電圧検出部１４ｂを設けているのである。こうした構成により、安定した電気分解を実現しているのである。

また、本例では、図示省略したが、直流電源装置１４の両極に極性反転器が接続されている。そして、本考案の生成装置１を運転していないときに、極性反転器により運転時とは極性を反転させることで、運転時に電解槽５内や陰極５ｂにおいて付着したＣａやＭｇといったスケールを酸性水で溶解して除去することができ、常に安定してアルカリ水を得ることができるようになる。

１５は、流量計７、ｐＨ測定器９ａ，１０ａ、フロートスイッチ１０ｂ、から出力された信号に基づいて、電磁弁４の開閉、流量調整弁６，１３の開閉調整、本例ではポンプ１１ａのオン・オフ、直流電源装置１４の出力調整とオン・オフを行うことで、全体を制御するための制御部である。

制御部１５には、上記接続した構成の各状況を表示するための表示部１５ａがさらに接続されている。この表示部１５ａは、表示のみならず、上記接続した構成の各部を手動で動作・調整できるように、信号の入力が可能とされている。

なお、制御部１５は、予め用意されたプログラムによって生成装置１全体を制御することも可能であるが、表示部１５ａから与えられた設定や入力条件に基づいても制御可能である。

制御部１５によって、本例の上記構成の生成装置１は、以下のように制御される。本例では、構成に原水供給管２が接続されていることから、初期動作として、図２に示す動作が行われるように制御される。

まず、制御部１５は、原水となる水道水を電解槽５の陰極５ｂへと供給するために、電磁弁４を開く。本例では初期動作時において酸性水貯水タンク９及びアルカリ水貯水タンク１０に純水が予め貯留されている。

制御部１５は、初期動作時にポンプ１２ａをオフにし、酸性水貯水タンク９から今ここに貯留されている純水をリターン管１１を介して電解槽５の陽極５ａへ供給するためにポンプ１１ａをオンにする。

さらに、制御部１５は、電解槽５への水の供給を開始すると同時にあるいは生成装置１の電源投入時に、流量計７、電流検出部１４ａ、電圧検出部１４ｂ、ｐＨ測定器９ａ，１０ａ、フロートスイッチ１０ｂの信号出力のモニタを開始する。

電解槽５にて電気分解が行われると、電解槽５の陽極５ａ側から酸性水が酸性水排出管８ａを介して酸性水貯水タンク９に排出され、陰極５ｂ側からアルカリ水がアルカリ水排出管８ｂを介してアルカリ水貯水タンク１０に排出される。

図２に示す初期動作は、アルカリ水貯水タンク１０におけるフロートスイッチ１０ｂがオンとなるまで行われる。そして、フロートスイッチ１０ｂがオンになると、制御部１５は、ポンプ１２ａをオンにし、電磁バルブ４を閉にして水道水の供給を停止し、図３に示す循環動作を行う。ちなみに、その他の各部は動作を継続させる。

図３に示す循環動作が開始されると、アルカリ水貯水タンク１０に貯留されたアルカリ水は電解槽５の陰極５ｂへリターン管１２を介して戻される。一方、酸性水貯水タンク９へ貯水された酸性水は引き続きリターン管１１を介して電解槽５の陽極５ａへ戻される。

循環動作は、ｐＨ測定器１０ａによる検出ｐＨが１２．８以上の設定ｐＨとなるまで行われる。制御部１５は、循環動作においても、電解槽５の陽極５ａ、陰極５ｂへ供給される水の流量を調整して効率良く電気分解が行われるように、本例では流量調整弁６，１３を逐次制御している。

そして、制御部１５は、ｐＨ測定器１０ａが所定ｐＨが１２．８を検出し、かつフロートスイッチ１０ｂがオンを検出している場合に、ポンプ１１ａ，１２ａの動作及び各部の動作を停止して生成装置１の運転を終了する。運転終了後、アルカリ水貯水タンク１０から、ｐＨ１２．８以上のアルカリ水を取り出す。

なお、以上の１回の運転動作の後、あるいは所定回数の運転の後、制御部１５は、不図示の極性反転器を作動させて電解槽５の極性を反転させて、電解槽５の清掃を行う。

本考案の生成装置１は、上記のようにしてｐＨ促進剤を添加することなく確実にｐＨ１２．８以上のアルカリ水を生成することができる。なお、このとき、酸性水貯水タンク９においては、ｐＨが９〜１１程度のアルカリ水が残るから、結果的に、廃棄する酸性水は存在しない。

また、制御部１５に、例えば入力と表示が行えるいわゆるタッチパネルを接続すれば、各種の設定入力と表示の視認を効率よく行える。なお、生成装置１によって得られたアルカリ水は、脱脂や防錆のみならず消臭や除菌にしても好適で、何らの物質も添加していないから環境や人体への影響については問題がない。

本考案に係るアルカリ水生成装置の概略構成を示す図である。 本考案に係るアルカリ水生成装置によるアルカリ水生成の初期動作手順を示す図である。 本考案に係るアルカリ水生成装置によるアルカリ生成の循環動作手順を示す図である。 従来のアルカリ水生成装置の概略構成を示す図である。

符号の説明

１ （アルカリ水）生成装置
５ 電解槽
５ａ 陽極
５ｂ 陰極
８ａ 酸性水排出管
８ｂ アルカリ水排出管
９ 酸性水貯水タンク
１０ アルカリ水貯水タンク
１１ リターン管
１１ａ ポンプ
１２ リターン管
１２ａ ポンプ

Claims (1)

1. 水を電気分解してアルカリ水を得るアルカリ水生成装置であって、陽極と陰極との間に隔膜が設けられた電解槽と、この電解槽の陽極及び陰極のそれぞれの供給側と排出側を繋ぐ循環用配管と、これらそれぞれの循環用配管の途中に設けられた貯水タンク及びポンプと、電解槽の陰極側に水道水を供給するために前記電解槽の陰極側の前記循環用配管に接続された原水供給管と、この原水供給管の開閉を行う弁とを備えたことを特徴とするアルカリ水生成装置。
   

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