JP3275108B2

JP3275108B2 - 電解水の生成装置

Info

Publication number: JP3275108B2
Application number: JP03197293A
Authority: JP
Inventors: 秋二山口; 雅幸右近; 代治三沢; 政員有坂
Original assignee: 日本インテック株式会社
Priority date: 1993-02-22
Filing date: 1993-02-22
Publication date: 2002-04-15
Anticipated expiration: 2017-04-15
Also published as: JPH06246267A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、水の電気分解によって
洗浄水，殺菌水等として有用な酸性水及び飲料水となる
アルカリ水を生成する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】食品とか医療の分野において、電解水を
洗浄用水とか消毒，殺菌用の水として使用することは、
一般には知られているが、ｐＨ値の低い水を安定して多
量に得ることは容易でない。従来の電解糟に供給する原
水中に塩素系電解質水溶液を供給添加する供給手段を設
けた電解水生成装置は、電解槽内を隔膜によって陰極室
と陽極室とに分け、各々の室内に電極を挿入し、室内に
供給した電解質を含む原水を電極間の通電によって電気
分解することにより、陰極室にアルカリ水，陽極室に酸
性水を電解生成する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような電解水生成
装置によって、ｐＨ値の低い水は陽極室から吐出する酸
性水によって得られるが、連続的に安定して大量に作り
だすことは困難である。通常東京近郊における水道水の
電気伝導率（ＥＣ）は１００〜２００μＳ／ｃｍ前後、
ｐＨは６．５〜８程度と、季節や時間の経過と共に絶え
ず変動している。この原水の値が定まらないと電解後の
吐水のｐＨが高い場合や不安定な場合が生じ、ｐＨ値が
所望値にならない場合があり、所望する洗浄殺菌効果が
得られない。

【０００４】そこで本発明は、原水の変動や塩素系電解
質の添加量の変動に拘らず常時、殺菌効果の高いｐＨ３
以下、好ましくは１．５〜２．６程度の酸性水が、低電
力で、大量に安定して得られる、また同時にアルカリ水
の生成ができる電解水の生成装置の提供を目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】電解槽内を隔膜によって
陰極室と陽極室とに分割して陰陽極電極を設け、前記電
解槽内に供給される原水中に塩素系電解質水溶液を供給
添加する供給手段を設け、陰陽極電極間への通電によっ
て陰極室にアルカリ水，陽極室に酸性水を連続的に電解
生成する装置において、前記電解槽の陰極室と陽極室と
の容積比を変更制御する制御手段を設け、該陽極室もし
くは陰極室から調整された電解水を得るようにしたもの
である。

【０００６】

【作用】本発明は、電解槽内に水道水等の原水を供給
し、陰陽極電極間への通電によって電気分解し、電解槽
内陰極室にアルカリ水，陽極室に酸性水を連続的に生成
し吐出利用する。前記電解槽に供給する原水中に塩素系
電解質水溶液を供給添加して原水の電気伝導度を高め、
低電圧で大電流通電を可能とし、原水に対して強い電解
作用を与える。強い電解によってｐＨ値を下げ、生成す
る酸性水中には塩素，次亜塩素酸とか殺菌性の高い酸素
を多量に発生含有させる。さらに、電解槽の陰極室と陽
極室の容積比の変更により流れる水の流量制御によっ
て、電解負荷の電気量を制御し、電解強度を制御するの
で、原水の性状が変動したり、塩素系電解質の添加量が
多少変動しても所定のｐＨ値にすることが容易にでき
る。被処理水に流量制御部材が直接触れないので、流量
制御部材の腐食はなく長期の使用においても安定した動
作をすることができる。

【０００７】

【実施例】以下図面の一実施例により本発明を説明す
る。図１において、電解槽１は密閉構造になり、室内を
隔膜２によって分割し、一方に陰極電極３を挿入した陰
極室３１と、他方に陽極電極４を挿入して陽極室４１と
する。陰極電極３及び陽極電極４間には図示しない通電
電源から電解電流の通電が行なわれる。また、電解槽１
には底部に陰極室３１に通じる供給口１ａ，陽極室４１
に通じる供給口１ｂが設けられ、この各々の供給口から
原水が供給される。また電解水の吐出のために電解槽１
上部には陰極室３１に連通して吐出口１ｃ，陽極室４１
に通じて吐出口１ｄが形成してある。

【０００８】電解槽１に供給される原水は水道水等が利
用され、水道の蛇口から加圧供給される原水を図示しな
い減圧弁で所定の水圧にし、また流量制御バルブにより
所要の流量に制御する。このようにして水圧，流量を所
定に調整した原水を電解槽１に供給するが、その途中で
電気伝導度を調整する。

【０００９】電気伝導度の調整は塩素系電解質水溶液の
添加混合によって行なう。電解質に例えば食塩が用いら
れ、食塩水がタンク５に貯水される。これを定量ポンプ
６によって食塩水注入装置７に供給さる。供給された食
塩水は注入装置７によって通過する原水中に定量注入さ
れる。注入食塩水は更に混合装置８によって攪拌混合さ
れ、充分に混合した状態で電解槽１に供給される。原水
の電気伝導度はＥＣセンサ１２で検出され、検出信号に
よりＥＣ値を所定にするようポンプ６の制御を行なう。

【００１０】供給原水は三方弁９により分流され、配管
１０を通り供給口１ａから陰極室３１に、他方は配管１
１を通って供給口１ｂから陽極室４１に供給される。陰
極室３１のアルカリ水は吐出口１ｃから吐出し、陽極室
４１の酸性水は吐出口１ｄから吐出する。酸性水の流出
管路１３には電気伝導度を測定するＥＣセンサ１４、及
び酸化還元電位を測定するＯＲＰセンサ１５が設けてあ
る。

【００１１】また隔膜２は上端が左右に移動自在に支持
され、ゴム或いは蛇腹状物１６で電解槽１内を密閉す
る。隔膜上端を駆動するバー１７が設けられ、支点７１
を中心に回動自在に支持され、回動上端７２が円弧状の
磁気ヘッド１８に対向する。磁気ヘッド１８は分割磁極
８１，８２，８３，…が並設され、各々を励磁するコイ
ル９１，９２，９３…より構成され、各コイル９１，９
２，９３…を切換励磁することによって回動上端７２を
吸引回動させる。

【００１２】以上の装置における作動を説明すると、電
解槽１に供給される原水は、所定の水圧及び流量に制御
され、且つ食塩水注入装置７によって電気伝導度の調整
制御が行なわれる。タンク５内の食塩水は約１０％程度
の水溶液を貯水し、これをポンプ６によって定量供給す
る。食塩水注入装置７は、定量制御されて流れる水道水
に食塩水をパルス的に点滴注入するとか、水道水の流路
にベンチュリー部を形成して負圧によって所定量の塩水
注入をする。注入塩水は混合装置８で攪拌混合され、Ｅ
Ｃセンサ１２よる検出により所定の電気伝導度を有する
原水に調整される。

【００１３】このようにしてＥＣ値が調整された原水
が、三方弁９により分流され、各々配管１０，１１を経
て供給口１ａ，１ｂから電解槽１内に供給され、電極
３，４間の通電によって電気分解処理される。電気分解
は食塩水添加により電気伝導度を増大させてあるから、
低電圧で大電流を流すことが容易で、電源のワット数を
少なくして強い電解作用を与えることができる。電解に
よる陽イオンは隔膜２を通して陰極室３１に、また陰イ
オンは陽極室４１に集まる電気浸透作用を受け、陽極室
４１には、Cl^-等の陰イオンを多量に含んだｐＨ値の低
い酸性水が得られる。この酸性水は陽極室４１を流れる
水の流量当りの電気量による電解作用を受けることによ
り電気伝導度が高まりｐＨ値の低い酸性水となる。一方
の陰極室３１にはアルカリ水が生成され、吐出口１ｃか
ら外に排水される。

【００１４】電解槽１内の陰極室３１及び陽極室４１は
隔膜２によって仕切られ、隔膜２の位置を移動すること
によって両室３１，４１の容積比を変更し、それに比例
した水の流量比を変更制御することができる。隔膜２の
移動は、励磁コイルを９２から９１へと切換えることに
よって磁気ヘッドの８２から８１へと回動上端７２を吸
引移動させ、支点７１を中心にバー１７を回動させるこ
とにより、その下端で隔膜２の上端を右側に移動し傾動
させる。この隔膜２の移動制御によって陰極室３１の容
積を増加すると共に陽極室４１の容積を低減する。この
ようにして両室３１，４１の容積比の変更制御すること
により陰極室３１側の流量を増加して陽極室４１の流量
を減少させれば、陽極室４１を流れる水の流量当りの電
気量が増大でき、この電気量の増大によって電気分解の
強度を高め、電気伝導度を高めると共にｐＨ値を低下さ
せる制御ができる。

【００１５】酸性水の導出管路１３にはＥＣセンサ１４
及びＯＲＰセンサ１５が設けてあり、これらの検出信号
により、食塩水の供給ポンプ６及び隔膜２の移動等の制
御を行なう。図２はその制御を自動制御する場合の制御
回路の一例ブロック図で、信号の演算制御回路１９に各
センサの検出信号を供給して処理し、制御信号を発生し
て各部の制御を行なう。

【００１６】電解槽１により電解する前の原水の電気伝
導度をＥＣセンサ１２で測定し、検出信号により食塩水
を供給ポンプ６を制御して原水の電気伝導度を所定に制
御する。また電解槽１を通過して電解された酸性水の電
気伝導度をＥＣセンサ１４で測定し、これを前記ＥＣセ
ンサ１２の測定値との差を比較回路２０で求め、この電
気伝導度の増加分を増幅器２１で増幅して演算制御回路
１９に入力する。演算制御回路１９は、前記両センサ１
２，１４の検出測定した電気伝導度の差が設定値に適合
しているかどうかの判別処理をすると共に制御信号を発
生して、励磁コイル９１，９２，９３…の切換制御によ
り隔膜２の移動制御及び食塩水供給ポンプ６等の単独も
しくは複合した制御をする。またＥＣ値の差の状態等は
表示回路２３に表示される。

【００１７】一方ＯＲＰセンサ１５によって電解酸性水
の酸化還元電位が検出される。検出信号は増幅器２２で
増幅されて後、演算制御回路１９に入力して、基準値と
の比較判別等により所定の設定値に適合しているかどう
か判定処理され、その差異に応じた制御信号を出力し
て、食塩水供給ポンプ６，隔膜２の移動制御等を単独も
しくは複合した制御が行なわれる。また同時に表示回路
２４に表示される。

【００１８】演算制御回路１９は、前記のようにＥＣセ
ンサ１２，１４からの信号と、他のＯＲＰセンサ１５か
らの信号のいずれかを選択し、或いは各信号を別々に演
算処理して制御信号を出力してもよく、また各センサの
信号の和，積等により演算処理して制御信号を出力し、
各部制御をすることができる。例えばＥＣセンサ１２，
１４のＥＣ値の差が設定値より大であれば、現状を維持
し、設定値より小であれば、バー１７の駆動制御により
隔膜２を右側に移動させることにより陽極室４１の容積
を減少させ、陽極室４１への原水の流入量を減少させる
ことによって、陽極室４１での電解作用を流量に対する
電気量を増加させて強い電解を行ない、これによって陽
極室４１で生成する酸性水の電気伝導度を高める。また
ＯＲＰセンサ１５の測定信号が設定値より小さい場合も
隔膜２の移動制御により陰極室３１の容積を大きく陽極
室４１の容積を小さくする容積比の制御により流量比を
制御し、陽極室４１側の原水流量を相対的に減少させ、
また食塩水供給ポンプ６を制御して食塩水注入量を増加
させることによって電解作用を高める。またこれにより
次亜塩素酸等の殺菌性剤の生成を高める。

【００１９】以上のようにして水を電解槽１に流して電
解処理するとき、原水に食塩水を加えて電解することに
より電解電流が流れ易く、低電圧で大電流による強い電
解作用を働かせることができ、電解吐出水の電気伝導度
を高めることができる。また陰極室３１及び陽極室４１
への原水の流量を、隔膜２の移動制御により両室３１，
４１の容積比を正逆変更制御し、原水流量比の制御によ
って陽極室４１側の流量を減少させれば酸性水の電解度
を高め電気伝導度を高めることができる。この電気伝導
度の増加はｐＨ値の低下に相関関係し、容易に目的とす
るｐＨ値の酸性水を生成することができる。かつまた、
強い電解作用によって水の酸化還元電位が増加して強い
殺菌効果が付与される。

【００２０】次に実験例を説明すると、原水１００ｌに
対して１０％食塩水１ｌの混合率で混合し、この食塩混
合した原水を電解槽に供給して電解した。電解槽への通
電条件は１６Ｖ，３０Ａとし、陰極室及び陽極室の容積
比の変更制御により原水の流量比を制御してＰＨ２．６
の酸性水が毎分約３．６ｌ得られた。なお比較のために
電解槽の電圧制御により酸性水の生成を行なったとき
は、１ｌの酸性水を生成するのに約１KWの電力を消費し
た。

【００２１】このように所要の低ｐＨ値の酸性水が容易
に多量に連続して生成でき、また、生成酸性水のｐＨ値
を前記２．６より高めてｐＨ３程度にする場合は食塩水
の混合量は更に少なくてよく、流量制御しながら同一電
気エネルギで酸性水の生成量を更に増加させることがで
きる。

【００２２】また、以上は酸性水の生成について説明し
たが、アルカリ水を利用する場合は、バー１７の上端を
コイル９３，９４励磁によって磁気ヘッド８３，８４に
吸引して右に傾かせ、隔膜２を左側に移動させて陰極室
３１の容積を狭めると共に陽極室４１の容積を広げ、陰
極室３１の流量を減少制御してアルカリ水のｐＨ制御を
することがきでる。この場合も多量のアルカリ水を低電
気量で容易に得られる。また、アルカリ水と酸性水の吐
出流量及びｐＨ制御は原水流量によって、その原水流量
は陰極室及び陽極室の容積比を変更制御することによっ
て流量比の制御ができる。隔膜２の移動制御は他のモー
タ、電磁石等による駆動手段を利用することができ、隔
膜全体を平行移動するようにも構成できる。また、電解
吐出水の電解度合を検知するセンサは、他のｐＨ計、イ
オン濃度、ガス濃度等の検知センサが任意に利用でき
る。また、電解度合の検出には、電解槽内における電解
中の電解電圧、電解電流、インピーダンス等の検出によ
って行うことができる。また、原水に添加する塩素系電
解質はNaCl以外にKCl,HCl,HClO,HClO₃,KClO₃,NaClO₃等
を利用できる。

【００２３】図３は、他の実施例で、電解槽１の陽極室
４１に可動板２４を摺動自在に嵌合し、嵌合端部には水
密パッキン２５を介装する。この可動板２４をシリンダ
２６の駆動によって出入移動制御する。可動板２４を押
入れれば、陽極室４１の容積が減少し、引出せば広が
り、陰極室３１との容積比の変更制御をすることができ
る。この制御により陰極室３１と陽極室４１の電解水の
流量比の変更制御ができ、目的の電解水生成をすること
ができる。なお、陰極室３１にも同様の可動板を設けて
室内容積の変更制御ができ、両室の可動板を可逆変更制
御することができる。

【００２４】また、電解室の容積変化制御は、可撓性の
外壁によって構成し、外壁を加圧制御して容積変化させ
るようにすることもできる。また、可動体とか可撓性体
の駆動にはネジを出入移動させて制御することができ、
レバ−、バネ等の組合せ装置、その他が任意に利用でき
る。さらに他の任意の容積変化手段を利用して制御をす
ることができる。

【００２５】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、水の電解
が電解質の混合により容易で、電気量ワット数を低下さ
せて多量の電解水を安価に連続的に得られる。また、電
解水の電気伝導度、ｐＨ調整が電解槽の陰極室及び陽極
室の容積比の変更制御による流量比の制御によって容易
にでき、ｐＨ３以下の酸性水が安定して容易に生成でき
る。また、食塩の混入により水中に塩素，次亜塩素酸と
か殺菌性の高い酸素を多量に含む洗浄用，殺菌効果の高
い酸性水の生成が容易にできる。また、原水の性状が変
動したり、塩素系電解質の添加量が多少変動しても所定
のｐＨ値にすることが容易にできる。被処理水に流量制
御部材が直接触れないので、流量制御部材の腐食はなく
長期の使用においても安定した動作をすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例構成図。

【図２】図１の検出制御回路の構成図。

【図３】本発明の他の実施例の一部構成図。

【符号の説明】

１電解槽２隔膜３，４電極５食塩水貯水タンク６定量ポンプ７食塩水注入装置９三方分流弁１０，１１分流路１２，１４ＥＣセンサ１５ＯＲＰセンサ１７駆動バー１８磁気ヘッド

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者有坂政員埼玉県川越市今福中台2779番地１日本インテック株式会社内 (56)参考文献特開平６−71258（ＪＰ，Ａ) 特開平３−98690（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C02F 1/46

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】電解槽内を隔膜によって陰極室と陽極室と
に分割して各々に電極を設け、前記電解槽内に供給され
る原水中に塩素系電解質水溶液を供給添加する供給手段
を設け、陰陽極電極間への通電によって陰極室にアルカ
リ水、陽極室に酸性水を連続的に電解生成する装置にお
いて、前記電解槽の陰極室と陽極室との容量比を変更制
御する制御手段を設けたことを特徴とする電解水の生成
装置。
【請求項２】電解槽内を隔膜によって陰極室と陽極室と
に分割して各々に電極を設け、前記電解槽内に供給され
る原水中に塩素系電解質水溶液を供給添加する供給手段
を設け、陰陽極電極間への通電によって陰極室にアルカ
リ水、陽極室に酸性水を連続的に電解生成する装置にお
いて、前記電解槽の陰極室と陽極室との容量比を変更制
御する制御手段を設け、且つ電解槽における電解度合も
しくは電解吐出水の電解度合を検知する検知センサを設
け、該検知センサの信号によって前記制御手段を制御す
るようにしたことを特徴とする電解水の生成装置。