JP3353964B2 - 電解水の生成方法および生成装置 - Google Patents

電解水の生成方法および生成装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電解水の生成方法および
生成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】電解水を生成する一手段として特公平4
−42077号公報に示されているように、隔膜にて区
画された区画室に直流電圧が印加される電極を配置して
形成したアノード室とカソード室にて食塩水を電気分解
し、前記アノード室にて酸性水を生成するとともに前記
カソード室にてアルカリ性水を生成する電解水の生成方
法、および生成装置が知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】当該生成方法および生
成装置にて生成される電解水のうち、アノード室側で生
成される酸性水は殺菌作用を有することから殺菌用処理
液として各種の分野で広く利用されるが、カソード室側
で生成されるアルカリ性水は強アルカリ性であるため、
生鮮食物用処理液等として特殊な分野で使用されるが、
その多くのものは積極的に利用されることなく廃棄され
ているのが一般である。このため、当該電解水の生成に
おいては、カソード室側生成水を十分に利用できるよう
にすることが好ましく、本発明の目的はこのようなカソ
ード室側生成水を飲料用等として汎用性の高い水に生成
することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は電解水の生成方
法および生成装置であり、当該電解水の生成方法は、1
枚の隔膜にて区画された区画室に直流電圧が印加される
電極を配置して形成したアノード室とカソード室にて食
塩水を電気分解する第1の電気分解工程と、2枚の隔膜
にて区画された両側の区画室に直流電圧が印加される電
極を配置して形成したアノード室とカソード室とこれら
両室間の中間室とにより前記アノード室には一般水を、
前記カソード室には前記第1の電気分解工程のアノード
室にて生成された酸性水または一般水を、かつ前記中間
室には前記第1の電気分解工程のカソード室にて生成さ
れたアルカリ性水をそれぞれ供給して電気分解する第2
の電気分解工程を備えていることを特徴とするものであ
る。本発明において、一般水としては水道水、水道水を
イオン交換処理または活性炭処理された水等が適してい
る。
【0005】また、本発明の電解水の生成方法は上記し
た電解水の生成方法において、前記第2の電気分解工程
における前記両隔膜としてイオン交換能を備えていない
多孔質膜を採用し、または前記第2の電気分解工程にお
ける前記カソード室と中間室とを区画する隔膜としてカ
チオン交換膜を採用し、および/または前記第2の電気
分解工程における前記アノード室と中間室とを区画する
隔膜としてアニオン交換膜を採用したことを特徴とする
ものである。
【0006】本発明に係る電解水の生成装置は、上記し
た電解水の生成方法を実施するための電解水の生成装置
であり、1枚の隔膜にて区画された区画室に直流電圧が
印加される電極を配置して形成したアノード室とカソー
ド室を有して食塩水を電気分解する第1の電解槽と、2
枚の隔膜にて区画された両側の区画室に直流電圧が印加
される電極を配置して形成したアノード室とカソード室
とこれら両室間の中間室とにより前記アノード室には一
般水を、前記カソード室には酸性水または一般水を、か
つ前記中間室にはアルカリ性水をそれぞれ供給して電気
分解する第2の電解槽を備え、同第2の電解槽の中間室
が前記第1の電解槽のカソード室に連通していることを
特徴とするものである。
【0007】また、本発明に係る電解水の生成装置は、
上記した生成装置における前記第2の電解槽の中間室か
ら流出する生成水のpHを検出する検出手段と、前記中
間室から流出する生成水のpHが所定の値になったとき
切換作動する切換弁を備えていることを特徴とするもの
である。
【0008】
【発明の作用・効果】本発明の電解水の生成方法によれ
ば、第1の電解槽のアノード室には酸性水が生成される
とともに、カソード室には還元性の強い−800mV以
下の酸化還元電位を有するアルカリ性水が生成される。
これらの生成水のうちアノード室にて生成される酸性水
は各種の分野で例えば殺菌水として使用されるととも
に、その一部が第2の電解槽のカソード室に供給可能で
ある。また、上記生成水のうちカソード室にて生成され
るアルカリ性水はその一部が生鮮食物用処理液として使
用され、その他の大部分が第2の電解槽の中間室に供給
される。なお、第2の電解槽のアノード室には水道水等
の一般水が供給される。
【0009】かかる第2の電解槽の中間室に供給された
アルカリ性水においては、その中のナトリウムイオンが
カソード室側の負極の作用により隔膜を透過してカソー
ド室側に移動し、かつ同アルカリ性水中に残存するSO
4 2-、Cl-、OCl-等のイオンがアノード室側の正極
の作用により隔膜を透過してアノード室側へ移動し、−
700mV付近の酸化還元電位を保持したままpHを漸
次低減して還元性を保持した状態で弱アルカリ性または
中性に近くなって、健康飲料水や飲食物用処理水等に適
した水となる。このため、中間室から流出する生成水は
各種の分野で広く使用することが可能である。
【0010】当該電解水の生成方法において、第2の電
解槽のカソード室に酸性水が供給される場合には、供給
された酸性水は中間室側からのナトリウムイオンの移動
により弱酸性または中性に近い生成水となって流出さ
れ、所望により適宜使用可能であるとともに、何等処理
することなく排水することも可能である。また、第2の
電解槽のアノード室に供給された一般水は中間室側から
の水酸イオンの移動により弱アルカリ性の生成水とな
り、所望により使用可能であり、また何等処理すること
なく排水することができる。
【0011】また、当該電解水の生成方法において、前
記第2の電気分解工程における両隔膜として非イオン交
換能の多孔質膜を採用することができるが、カソード室
と中間室とを区画する隔膜としてカチオン交換膜を採用
した場合には、カソード室内の生成水中の各種の陰イオ
ンの中間室内への侵入を阻止し得て中間室の生成水の酸
化還元電位の上昇を防止することができる。また、前記
第2の電気分解工程におけるアノード室と中間室とを区
画する隔膜としてアニオン交換膜を採用した場合には、
アノード室内の生成水中の各種陽イオンの中間室内への
侵入を阻止し得て中間室へ供給されたアルカリ性水のp
H値の低下効率を向上させることができる。
【0012】一方、本発明に係る電解水の生成装置にお
いては、第1の電解槽と第2の電解槽を備え、第2の電
解槽の中間室を第1の電解槽のカソード室に直接連通さ
せることができ、また必要により第2の電解槽のカソー
ド室を第1の電解槽のアノード室に直接連通させること
ができて、これらの場合には両電気分解が一連の連続工
程で行って必要により酸性水、アルカリ性水、弱アルカ
リ性水、中性水等を適宜の工程で取り出すことができ
る。このため、当該生成装置によれば、本発明に係る電
解水の生成を効率よく行うことができる。また、当該生
成装置において、第2の電解槽の中間室から流出する生
成水のpHを検出する検出手段、およびこれに連動して
切換作動する切換弁を設けることは、中間室側生成水を
特に飲食物用水等に使用する場合には極めて有効な手段
である。
【0013】
【実施例】
(電解水の生成装置)以下本発明の一実施例を図面に基
づいて説明するに、図1には本発明に係る電解水の生成
装置が示されている。当該生成装置は第1電解槽10と
第2電解槽20とを主体とするもので、他に各貯溜タン
ク31,32,33、pHセンサ34、切換弁35、各
供給ポンプ36a,36b,36c等を備えている。
【0014】第1電解槽10は槽本体11の内部に隔膜
12が配設されているもので、隔膜12にて区画された
各区画室には電極13a,13bがそれぞれ配設されて
いる。各電極13a,13bにおいては直流電圧の正、
負が印加されるもので、電極13aが配設された区画室
がアノード室R1を構成し、かつ電極13bが配設され
た区画室がカソード室R2を構成している。隔膜12と
しては、平均細孔径が約50μmの非イオン交換能の多
孔質の隔膜が採用されている。
【0015】第2電解槽20は槽本体21の内部に2枚
の隔膜22a,22bが並列的に配設されて内部を3つ
の区画室に区画されているもので、これら各区画室には
電極23a,23bが配設されている。各電極23a,
23bにおいては直流電圧の正、負が印加されるもの
で、電極23aが配設された区画室がアノード室R3を
構成し、かつ電極23bが配設された区画室がカソード
室R4を構成している。これら両室R3,R4間に形成さ
れている中間室R5には電極は配設されていない。各隔
膜22a,22bとしては、隔膜12と同様の非イオン
交換能の多孔質隔膜が採用されている。
【0016】第1電解槽10は第1貯溜タンク31に供
給ポンプ36aを介して接続されている。第1貯溜タン
ク31は希薄食塩水を貯溜するもので、希薄食塩水は供
給ポンプ36aの駆動により第1電解槽31のアノード
室R1とカソード室R2とに連続的に供給される。また、
第1電解槽10においては、アノード室R1が第2貯溜
タンク32に接続され、カソード室R2が第3貯溜タン
ク33に接続されている。従って、電気分解により生成
された生成水のうちアノード室R1側の生成水(酸性
水)は第2貯溜タンク32に流出され、かつカソード室
R2側の生成水(アルカリ性水)は第3貯溜タンク33
に流出される。
【0017】第2電解槽20においては、中間室R5が
供給ポンプ36cを介して第3貯溜タンク33に接続さ
れ、かつカソード室R4が供給ポンプ36bを介して第
2貯溜タンク32に接続されている。また、アノード室
R3は水道水の供給源に接続されている。従って、中間
室R5には第3貯溜タンク33からアルカリ性水が供給
され、カソード室R4には第2貯溜タンク32から酸性
水が供給され、かつアノード室R3には水道水が供給さ
れ、電気分解により生成された中間室R5側生成水は切
換弁35を通して飲料水側Aまたは排水側Bへ流出し、
またアノード室R3側生成水およびカソード室R4側生成
水は排水側C,Dへ流出する。
【0018】中間室R5側生成水は切換弁35の上流側
にてpHセンサ34によりpHを検出され、同生成水が
所定のpHの範囲(弱アルカリ性)を呈している間は飲
料水さに適しているとして生成水は飲料水側Aに流出さ
れ、上記範囲を外れると切換弁35が切換作動して同生
成水が排水側Bへ流出される。
【0019】(電解水の生成方法)このように構成され
た電解水の生成装置においては、第1貯溜タンク31に
0.05〜0.15wt%の希薄食塩水が貯溜され、供給
ポンプ36aの駆動により希薄食塩水が第1電解槽10
のアノード室R1およびカソード室R2に供給されて運転
が開始される。第1電解槽10への希薄食塩水の供給に
ともない両電極13a,13bには30〜50Vの直流
電圧が印加される。第1電解槽10のアノード室R1お
よびカソード室R2内においては、下記の反応が行われ
る。
【0020】
【化1】
【0021】アノード室R1内では酸性水が生成され、
酸性水として第2貯溜タンク32へ流出する。また、カ
ソード室R2内ではアルカリ性水が生成され、アルカリ
性水として第3貯溜タンク33へ流出する。第2貯溜タ
ンク32内の酸性水は必要により殺菌処理液として使用
され、また第3貯溜タンク33内のアルカリ性水は必要
により生鮮食物用処理液として使用されるとともに、第
2電解槽20へ供給される。第2貯溜タンク32内の酸
性水は供給ポンプ36bの駆動によりカソード室R4に
供給され、第3貯溜タンク33内のアルカリ性水は供給
ポンプ36cの駆動により中間室R5に供給される。
【0022】これらの生成水の供給にともない両電極2
3a,23bには30〜50Vの直流電圧が印加され、
電気分解が開始される。第2電解槽20の中間室R5に
供給されたアルカリ性水においては、その中のナトリウ
ムイオンがカソード室R4側の負極の作用により隔膜2
2aを透過してカソード室R4側に移動し、また同アル
カリ性水中の水酸イオンがアノード室R3側の正極の作
用により隔膜22bを透過してアノード室R3側へ移動
し、pHを漸次低減して弱アルカリ性または中性に近く
なって、健康飲料としてまた飲食物用水として適した水
となる。このため、中間室R5から流出する生成水は飲
料水側Aへ流出して飲料水、飲食物用水として広い分野
で使用される。中間室R5から流出する生成水のpHの
値は8〜10程度が好ましく、この範囲を外れると切換
弁35が切換作動して生成水は飲料水としては不適であ
るとして排水側Bへ流出させる。
【0023】なお、第2電解槽20のカソード室R4に
供給された酸性水は中間室R5側からのナトリウムイオ
ンの移動により弱酸性または中性に近い生成水となって
流出され、所望により適宜使用可能であるとともに、何
等処理することなく排水することも可能である。また、
第2電解槽20のアノード室R3に供給された水道水は
中間室R5側からの水酸イオンの移動により弱アルカリ
性の生成水となり、所望により使用可能であり、また何
等処理することなく排水することができる。
【0024】(実験例)図1に示す本発明に係る電解水
の生成装置を使用して、本発明の生成方法を実施した実
験を2回行った。第1回および第2回の実験とも、第1
電解槽10での電気分解(第1電解工程)条件は同一と
し、第2電解槽20での電気分解(第2電解工程)条件
を異にして行った。第1電解工程においては、0.1wt
%の希薄食塩水を使用して同食塩水を第1電解槽10の
アノード室R1およびカソード室R2へ2.5 l/minの
速度で供給するとともに、各電極13a,13bには3
0A、55Vの直流電流を付与して電気分解を行い、第2
電解工程へ供給する生成水として表1および表2の通り
のものを得た。但し、表1に示す各生成水および水道水
は第1回実験の第2電解工程に供給するものであり、ま
た表2に示す各生成水および水道水は第2回実験の第2
電解工程に供給するものである。
【0025】
【表1】
【0026】
【表2】
【0027】第2電解工程においては、第1回実験では
各電極23a,23bに26A、48Vの直流電流を付与
し、また第2回実験では各電極23a,23bに19
A、33Vの直流電流を付与して行った。得られた結果を
第1回実験の結果については表3に、また第2回実験の
結果については表4にそれぞれ示す。
【0028】
【表3】
【0029】
【表4】
【0030】なお、本実施例においては、第2電解槽2
0の各隔膜22a,22bとして所定の細孔径を有する
非イオン交換能の多孔質の隔膜を採用しているが、これ
らに換えてイオン交換膜を採用することができる。この
場合には、隔膜22aとしてカチオン交換膜を採用する
とともに、隔膜22bとしてアニオン交換膜を採用す
る。これにより、カソード室R4内の生成水中の各種の
陰イオン、例えばCl-、OCl-等の中間室R5内への侵入を
阻止し得て中間室R5の生成水の酸化還元電位の上昇を
防止することができるとともに、アノード室R3内の生
成水中の各種陽イオン、たとえばNa+等の中間室R5内へ
の侵入を阻止し得て中間室R5へ供給されたアルカリ性
水のpH値の低下効率を向上させることができる。
【0031】また、本実施例においては、第2電解槽2
0のカソード室R4に第1電解槽10のアノード室R1内
の生成水である酸性水を供給する例について示したが、
本発明においては酸性水に換えてアノード室R3への供
給水と同様に、水道水、各種の濾過処理水、イオン交換
処理水等の一般水を供給してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る電解水の生成装置の概
略構成図である。
【符号の説明】
10…第1電解槽、12…隔膜、13a,13b…電
極、20…第2電解槽、12a,12b…隔膜、23
a,23b…電極、31,32,33…貯溜タンク、3
4…pHセンサ、35…切換弁。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C02F 1/46

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】1枚の隔膜にて区画された区画室に直流電
    圧が印加される電極を配置して形成したアノード室とカ
    ソード室にて食塩水を電気分解する第1の電気分解工程
    と、2枚の隔膜にて区画された両側の区画室に直流電圧
    が印加される電極を配置して形成したアノード室とカソ
    ード室とこれら両室間の中間室とにより前記アノード室
    には一般水を、前記カソード室には前記第1の電気分解
    工程のアノード室にて生成された酸性水または一般水
    を、かつ前記中間室には前記第1の電気分解工程のカソ
    ード室にて生成されたアルカリ性水をそれぞれ供給して
    電気分解する第2の電気分解工程を備えていることを特
    徴とする電解水の生成方法
  2. 【請求項2】請求項1に記載の電解水の生成方法におい
    て、前記第2の電気分解工程における両隔膜として非イ
    オン交換能の多孔質膜を採用することを特徴とする電解
    水の生成方法。
  3. 【請求項3】請求項1に記載の電解水の生成方法におい
    て、前記第2の電気分解工程における前記カソード室と
    中間室とを区画する隔膜としてカチオン交換膜を採用す
    ることを特徴とする電解水の生成方法。
  4. 【請求項4】請求項1に記載の電解水の生成方法におい
    て、前記第2の電気分解工程における前記アノード室と
    中間室とを区画する隔膜としてアニオン交換膜を採用し
    たことを特徴とする電解水の生成方法。
  5. 【請求項5】請求項1,2,3または4に記載の電解水
    の生成方法を行うための電解水の生成装置であり、1枚
    の隔膜にて区画された区画室に直流電圧が印加される電
    極を配置して形成したアノード室とカソード室を有して
    食塩水を電気分解する第1の電解槽と、2枚の隔膜にて
    区画された両側の区画室に直流電圧が印加される電極を
    配置して形成したアノード室とカソード室とこれら両室
    間の中間室とにより前記アノード室には一般水を、前記
    カソード室には酸性水または一般水を、かつ前記中間室
    にはアルカリ性水を供給して電気分解する第2の電解槽
    を備え、同第2の電解槽の中間室が前記第1の電解槽の
    カソード室に連通していることを特徴とする電解水の生
    成装置。
  6. 【請求項6】請求項5に記載の電解水の生成装置におい
    て、前記第2の電解槽の中間室から流出する生成水のp
    Hを検出する検出手段と、前記中間室から流出する生成
    水のpHが所定の値になったとき切換作動する切換弁を
    備えていることを特徴とする電解水の生成装置。
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