JP3474430B2 - 電解水生成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水道水等を電気分
解して酸性水とアルカリ水を生成する電解水生成装置の
技術分野に属するものであって、具体的には、目的に合
せたｐＨ並びに有効塩素濃度の電解生成水を生成するこ
とができる電解水生成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】食塩等の水溶液を被電解水として電気分
解した電解生成水は、細菌等の殺菌水として有効である
が、その殺菌機構は、電解生成水に含まれる次亜塩素酸
等の有効塩素がその殺菌の主要因であると言われてい
る。また、電解生成水はｐＨによってその殺菌効果が異
なり、ｐＨを低くすることにより殺菌力を増大させるこ
とができるが、反面、有効塩素が気化しやすく、殺菌有
効時間が比較的短いため、使用上不便な場合があった。
一方、中性水は殺菌力に於いて酸性水には劣るが、逆に
保存性に於いては勝り、使用目的や使用状況等によって
は中性水が望まれることがあった。

【０００３】そこで、例えば特公平４−４２０７７号公
報、或は、特開平５−２３７４７８号公報（特許第２６
１９７５６号）等に示されているような殺菌水製造装置
及び殺菌水製造方法が考えられた。

【０００４】上記前者の公報には、塩化ナトリウムを原
水に混合して造った被電解水を、隔膜で陽極室と陰極室
に区画した電解槽に入れて電気分解することによって、
陽極室に酸性水を生成し、陰極室にアルカリ水を生成す
るように構成すると共に、陽極室で生成した酸性水を原
水または陰極室で生成されたアルカリ水によって希釈混
合生成して、適正なｐＨ、及び、適正な有効塩素濃度の
電解生成水（殺菌水）と成し、これと同時にその供給量
をも増加できるように工夫した電解水生成装置が開示さ
れた。

【０００５】一方、上記後者の公報には、塩化ナトリウ
ムを添加した水と、塩酸を添加した水を混合し、この混
合した水溶液を被電解水として無隔膜電解槽で電気分解
することにより、ｐＨ３〜７の殺菌水を製造する方法が
開示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記前
者の公報に記載されている従来の電解水生成装置では、
生成水量を大きく変えた場合、設定したｐＨと塩素濃度
の関係を維持できず、目的の水質を得ることが困難であ
った。

【０００７】また、上記前者の公報に記載されている電
解水生成装置の生成能力は電源等によって予め定まって
いて、所定のｐＨ、及び、所定の有効塩素濃度の電解生
成水を所定の時間内に生成できる量は自ずと限界がある
ため、通常の場合は、ユーザーの使用量に合せてこれに
適する能力の装置を使用していたが、例えば、日々の使
用量にバラツキがあって電解生成水の供給量が不足する
ような場合には、前もって電解生成水を余分に生成して
これをタンク等に貯溜したり、別に装置を増設したりし
て不足分を補う必要があって、その調整作業が非常に煩
雑であり、且つ、経済的負担も大きくなる問題があっ
た。

【０００８】加えて、酸性水のみを必要とするユーザー
に於いては、上記陰極室で生成されるアルカリ水は不要
な水であり、結局捨てる羽目になって全くむだである
し、更に、原水の状況（水質）により、電解反応が左右
され、その結果、ｐＨのバラツキ、及び、有効塩素濃度
のバラツキが出やすい問題もあった。

【０００９】また、上記後者の公報に記載されている殺
菌水製造方法の場合は、被電解水は電解質として食塩と
塩酸を使用し、次亜塩素酸の発生と共に塩酸によるｐＨ
調整を行うものであって、前者の公報に記載されている
生成装置のように生成したアルカリ水を捨てる無駄を無
くすことができるが、反面、上述した前者の公報に記載
した電解水生成装置が有するものと同様に、生成水量を
変化させると、設定したｐＨと有効塩素濃度を調整する
のに煩雑な調整作業が必要になる、と云った各種の問題
点を備えていた。

【００１０】加えて、上記後者の公報に記載されている
殺菌水製造方法に於いて、塩酸はｐＨ調整剤として主に
作用するが、同時に自ずから持っている塩素イオンをも
供給することになるから、その結果、次亜塩素酸をも同
時に生成してしまうことになり、ｐＨと次亜塩素酸の濃
度とを夫々別々に制御することができない問題もあっ
た。

【００１１】従って本発明の技術的課題は、電解生成水
のｐＨと有効塩素濃度のコントロールが夫々別々に制御
可能で、必要とするｐＨと有効塩素濃度の電解殺菌水を
自在に生成することができるように工夫した電解水生成
装置を提供することである。

【００１２】更に本発明の他の技術的課題は、一台の生
成装置で、その時の必要量に合せて自在にその生成量を
調整できるように工夫した電解水生成装置を提供するこ
とである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記の技術的課題を解決
するために本発明で講じた手段は以下の如くである。

【００１４】電解槽を隔膜によって陽極室と陰極室との
二室に区画し、これ等各室に被電解水を送り込むことに
より、陽極室内で陽極水を生成し、陰極室内で陰極水を
生成して、これ等の電解生成水を各室に設けた吐出口か
ら吐出すように構成した電解水生成装置であって、

【００１５】（１） 上記の陽極室に、被電解水として
塩化ナトリウム水溶液又は塩化カリウム水溶液を供給で
き、且つ、その供給量を加減調節することができる陽極
側被電解水供給手段を接続する一方、上記の陰極室に
は、被電解水として塩酸又は希塩酸の水溶液を供給で
き、且つ、その供給量を加減調節することができる陰極
側被電解水供給手段を接続すること。（請求項１）

【００１６】（２） 陽極室で生成されて吐出される陽
極水と、陰極室で生成されて吐出される陰極水を、夫々
任意の割合で混合して混合水とすることができる電解生
成水混合手段を備えること。（請求項２）

【００１７】（３） 陽極室で生成される陽極水、或
は、陰極室で生成される陰極水、または、これ等の混合
水を、水道水等の原水に対して任意の割合にて混合して
混合水とすることができる希釈混合手段を備えること。
（請求項３）

【００１８】（４） 陽極側及び陰極側の各被電解水供
給手段としてポンプを使用する一方、水道管等の原水供
給流路に流量検知用の流量計を設けて、この流量計が計
測した原水の流量に応じて上記の陽極側或は陰極側の各
ポンプを制御作動して、生成された陽極水または陰極
水、或は、その混合水を必要量だけ上記の原水に混合で
きるように構成すること。（請求項４）

【００１９】（５） 流量計によって計測された原水の
積算流量に基づいて、被電解液の使用量、及び、この使
用量を元に算出される被電解液の残量を演算出力するこ
とができる被電解液使用・残量演算手段を備えること。
（請求項５）

【００２０】

【作用】上記（１）で述べた請求項１に係る手段によれ
ば、陽極室側に一定濃度の塩化ナトリウム水溶液または
塩化カリウム水溶液を供給し、陰極室側へ一定濃度の塩
酸または希塩酸を供給することにより、陽極室内で陽極
水を生成し、陰極室内で陰極水を生成することができる
と共に、陽極室及び陰極室に対する各被電解水の供給量
を調節することによって、各室で生成される陽極水及び
陰極水の生成量を自由に調節することができ、また、そ
のｐＨと有効塩素濃度も別々にコントロールすることが
できるため、必要とするｐＨと有効塩素濃度の陽極水と
陰極水を必要とする量だけ自在に生成することを可能に
する。

【００２１】上記（２）で述べた請求項２に係る手段に
よれば、陽極室と陰極室で生成される陽極水と陰極水の
ｐＨと有効塩素濃度、及び、その生成量を自在にコント
ロールできるため、これ等の各電解生成水を混合するこ
とにより自在なｐＨと有効塩素濃度の電解生成水、即
ち、殺菌水を自由に生成することができるものであっ
て、一台の生成装置でその時の必要量に合せて自在にそ
の生成量を調整できると共に、生成量を大きく変えたと
しても設定したｐＨと有効塩素濃度の関係を維持して、
目的の水質を得ることを可能にする。

【００２２】また、陰極室側で生成される電解生成水の
ｐＨを中性から酸性領域にする場合は、従来捨てていた
アルカリ水をそのまま利用できるため、折角生成したア
ルカリ水を捨ててしまう無駄をなくすことができると共
に、陰極室側を酸性領域に調整した場合は、陰極へのス
ケールの付着が防止できるため、電極の逆洗の手間を不
要にすることを可能にする。

【００２３】上記（３）で述べた請求項３に係る手段に
よれば、陽極室或は陰極室で電解生成された陽極水及び
陰極水を、水道水等の原水に希釈混合することができる
ため、希釈倍率を大幅に増やすことができるものであっ
て、必要な水質の電解生成水を必要な量だけ生成するこ
とを可能にすると共に、電解槽へ原水を直接通さないた
め、電解量が少なくて温度上昇が容易であるから、電解
効率を上げることを可能にする。

【００２４】上記（４）で述べた請求項４に係る手段に
よれば、陽極室側と陰極室側の各ポンプを夫々制御作動
することにより、陽極水及び陰極水の生成量をコントロ
ールでき、且つ、原水に対するこれ等陽極水及び陰極水
の混合量をコントロールできるため、前もって必要な量
の電解生成水を溜めておく必要が無くなり、必要な水質
の電解生成水（殺菌水）を必要な時に必要な量だけ生成
することを可能にする。

【００２５】上記（５）で述べた請求項５に係る手段に
よれば、原水の流量に合せて一定割合の陽極水及び陰極
水を混合するように構成されているため、原水の積算流
量から被電解質（被電解液）の使用量が計算されて、そ
の残量を算出することができるから、被電解質の補充タ
イミング等のメンテナンスを容易にすることを可能にす
ると共に、従来のように生成された電解水をｐＨ計等の
各種センサーで計測して、電解質等の添加物を調整した
り、電流を操作したりする必要がなく、原水の流量を計
測して水量に見合った分の電解質を加えるだけで、必要
な水質の電解生成水を容易に生成することを可能にす
る。

【００２６】以上の如くであるから、上記（１）〜
（５）の手段によって上述した技術的課題を解決して、
前記従来の技術の問題点を解消することができる。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る電解水生成
装置の実施の形態を図面と共に説明すると、図１は本発
明の全体を説明した構成図で、図中、ＳＴは電解水生成
装置、１は電解槽、１Ｔは電解槽１の内部を陽極室１Ａ
（アノード室）と陰極室１Ｂ（カソード室）の二室に仕
切る隔膜（イオン変換膜、中性隔膜等）、１Ｘと１Ｙは
これ等陽極室１Ａと陰極室１Ｂに設けた電極で、各電極
１Ｘ，１Ｙは配線１８Ａ，１８Ｂ及び電源スイッチ１８
Ｓを介して直流電源１８に接続されている。

【００２８】同じく図１に於いて、２は水道水等の原水
供給源、４は給水管３を介して原水供給源２に接続した
食塩溶解装置または食塩水タンクであって、この装置ま
たはタンク４内で一定の濃度に造られた塩化ナトリウム
水溶液または塩化カリウム水溶液は、供給量を加減調節
自在に構成した給水ポンプ５Ｐによって供給管５を通し
て上記の陽極室１Ａに送り込まれて、電気分解される仕
組に成っている。

【００２９】７は上記の原水供給源２に対して給水管６
を介して接続した塩酸溶解槽、８はこの溶解槽７に対し
て塩酸を供給する塩酸タンクであって、塩酸溶解槽７で
一定の濃度に造られた塩酸または希塩酸の水溶液は、供
給量を加減調節自在に構成した給水ポンプ９Ｐによって
供給管９を通して上記の陰極室１Ｂに送り込まれて、電
気分解される仕組に成っている。

【００３０】また、１０は上述した原水供給源２に接続
した原水供給管、１０Ｖと１０Ｘと１０Ｚはこの原水供
給管１０の途中に設けた元栓と減圧弁及び電磁弁（安全
装置）、１１は同じく三方切換弁で、この切換弁１１の
一方と他方には原水給水本管１０′と枝管１２が夫々接
続され、更にこの枝管１２の先端は分岐部１２Ｘで２本
の分岐管１２Ａ，１２Ｂに分岐されると共に、各分岐管
１２Ａ，１２Ｂの先端は上述した供給管５と９の途中に
設けた注入部１２Ｙ，１２Ｚに接続されていて、必要時
に原水を各陽極室１Ａと陰極室１Ｂに送り込んで洗浄で
きるように構成されている。

【００３１】１３と１４は上述した原水給水本管１０′
の途中に設けた流量センサーと圧力センサー、１５は安
全弁、１６は入力設定装置１７から入力された設定デー
タに基づいて、通信線１６Ａ，１６Ｂを通して上記の各
給水ポンプ５Ｐ，９Ｐをコントロールして、陽極室１Ａ
及び陰極室１Ｂに対する各被電解水（水溶液）の供給量
を加減調節したり、上記圧力センサヘ１４から送られて
来る信号に従って上述した直流電源１８の電源スイッチ
１８Ｓをオン／オフ制御したり、更には、流量センサー
１３が計測した原水の積算流量に基づいて、この原水に
一定の割合で混合される電解生成水の量から、各被電解
液（塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩酸）の使用量、
及び、その残量を算出する演算機能を備えた制御装置で
あって、この制御装置１６にはマイクロコンピュータが
搭載されている。

【００３２】また、１Ａ′と１Ｂ′は陽極室１Ａと陰極
室１Ｂ内で生成された各電解生成水、即ち、陽極水と陰
極水を吐出する吐出口、１９Ａと１９Ｂはこれ等各吐出
口１Ａ′，１Ｂ′に接続した吐出管、２０と２１は各吐
出管１９Ａ，１９Ｂの先端に接続した三方切換弁で、こ
れ等各切換弁２０，２１の一方は接続管２０Ａ，２１Ａ
を介して攪拌槽２２に接続され、他方には給水管２０
Ｂ，２１Ｂが接続されていて、陽極室１Ａ側の給水管２
０Ｂは分岐部２０Ｘで二又に分岐され、その一方には蛇
口２０Ｖが取付けられ、他方は枝管２４を介して上述し
た原水給水本管１０′の途中に設けた希釈混合部２４Ｚ
に接続されていて、上記の蛇口２０Ｖを開くことによっ
て陽極室１Ａで生成された陽極水を単独で取り出すこと
ができ、また、蛇口２０Ｖを開かない時は陽極水を原水
給水本管１０′内を流れる原水に対して希釈混合するこ
とができる仕組に成っている。

【００３３】更に、上記陰極室１Ｂ側の給水管２１Ｂに
は、その途中に陰極室１Ｂで生成された陰極水を単独で
取り出すための蛇口２１Ｖを分岐接続する一方、その先
端部を上述した原水給水本管１０′の途中に設けた希釈
混合部２１Ｚに接続して、陰極室１Ｂで生成した陰極水
を原水に対して希釈混合できるように構成されている。

【００３４】また、２３は上述した攪拌槽２２と原水給
水本管１０′の途中に設けた希釈混合部２３Ｚの間を結
ぶ給水管で、攪拌槽２２の内部で攪拌混合された陽極水
と陰極水の混合水を、原水に対して希釈混合することも
でき、また、この混合された生成水を上記給水管２３の
途中に分岐した分岐管２３Ａの蛇口２３Ｖを開くことに
より、単独で取り出すことも可能に成っている。

【００３５】更に図中、２６…は上述した原水給水本管
１０′の先端部に取付けた生成水取り出し用の蛇口、２
５はドーレンバルブであって、この蛇口２６…からは、
原水に対して陽極水と陰極水の混合水を希釈混合した電
解生成水、又は、陽極水を単独で希釈混合した電解生成
水、或は、陰極水を単独で希釈混合した電解生成水のい
ずれかを、各三方切換弁２０，２１の切換操作によって
得られる仕組に成っている。

【００３６】図２は定電流時に於ける上記ポンプ５Ｐの
ストローク数（単位時間当り添加量）と、陽極室１Ａ内
に於ける塩素発生量の関係を示したグラフ、図３は陽極
室１Ａ内の単位時間当りの有効塩素発生量と上記ポンプ
５Ｐのストローク数との関係を示したグラフ、また、図
４はｐＨを一定にした場合の蛇口２６から取り出される
生成水の量とポンプ５Ｐのストローク数との関係を示し
たグラフであって、これ等のグラフからポンプ５Ｐのス
トローク数を多くして電解質の添加量を多くすると、有
効塩素濃度と単位時間当りの有効塩素総量、及び、単位
時間当りの蛇口２６から取り出せる生成水の量が少くな
り、反対にストローク数を少くして電解質の供給量を少
くすると、いずれも多くなることが判明した。

【００３７】また、図４に示したグラフの関係を元にし
て、原水の流量に対し、各塩素濃度に於ける塩化ナトリ
ウム又は塩化カリウムの供給量、即ち、ポンプ５Ｐのス
トローク数を割出すことができる。

【００３８】更に図５は、陰極室１Ｂ内に発生する水素
イオンの濃度と、上述したポンプ９Ｐのストローク数
（単位時間当りの添加量）との関係を示したグラフ、図
６は有効塩素濃度を一定にした場合の蛇口２６から取り
出される各ｐＨに於ける生成水の量とポンプ９Ｐのスト
ローク（単位時間当り添加量）との関係を示したグラフ
であって、この関係を元に流量の変動に対応した塩酸供
給量のコントロールを行うことができる。

【００３９】本発明に係る電解水生成装置は以上述べた
如き構成であるから、ポンプ５Ｐと９Ｐを作動して陽極
室１Ａ側に一定濃度の塩化ナトリウム又は塩化カリウム
の水溶液を供給し、陰極室１Ｂ側に一定濃度の塩酸又は
希塩酸の水溶液を供給して電気分解する一方、制御装置
１６を用いて両極室１Ａ，１Ｂへ供給する上記各電解質
の量を夫々制御することで、陽極室１ＡにｐＨが例えば
０．５〜７の範囲内で、有効塩素濃度が例えば５０００
０〜０ｐｐｍの範囲内のｐＨが低く、且つ、有効塩素濃
度の高い陽極水を生成することができ、また、陰極室１
Ｂ側には、ｐＨが例えば１３．５〜０．５の範囲内で、
有効塩素濃度が例えば０〜３００ｐｐｍの範囲内の陰極
水を生成することができる。

【００４０】そしてこれ等の陽極水と陰極水を混合する
ことで、例えばｐＨ１３．５〜０．５の範囲内、有効塩
素濃度が０〜５００００ｐｐｍの範囲内の電解生成水を
自在に混合生成することができるから、電解生成水のｐ
Ｈと有効塩素濃度を自在に、且つ、夫々独立してコント
ロールすることができると共に、例えば５００００ｐｐ
ｍの有効塩素濃度を例えば３０〜８０ｐｐｍまで希釈で
きるから、使用量の多少に関係なく、自在に対応するこ
とができる。

【００４１】

【発明の効果】以上述べた次第で、本発明に係る電解水
生成装置によれば、１台にて必要な水質の電解生成水を
必要な時に必要な量だけ生成することができるため、従
来のようにタンク等を準備して予め必要な電解生成水を
溜めておいたり、別の装置を増設したりする必要がな
く、使用上洵に便利で、且つ、経済性に富んでいる。

【００４２】また、前もって定まった濃度の塩化ナトリ
ウム又は塩化カリウム水溶液と、塩酸又は希塩酸の水溶
液を被電解質として使用するため、成分が安定してい
て、例えば地域によって水道水（原水）の合成成分が異
なることにより生ずる電解反応のバラツキ等の問題が無
く、常に安定した電気分解と一定の電解生成水を得るこ
とができる利点を備えている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電解水生成装置の全体を説明した
構成図である。

【図２】定電流時のポンプのストローク数と電解槽内の
塩素発生量との関係を説明したグラフである。

【図３】陽極室内の単位時間当りの有効塩素発生量とポ
ンプのストローク数の関係を説明したグラフである。

【図４】ｐＨを一定にした場合の蛇口から取り出される
生成水の量とポンプのストローク数の関係を説明したグ
ラフである。

【図５】陰極室内に発生する水素イオンの濃度とポンプ
のストローク数（単位時間当りの添加量）との関係を説
明したグラフである。

【図６】有効塩素濃度を一定にした場合の蛇口から取り
出される各ｐＨに於ける生成水の量とポンプのストロー
ク数（単位時間当りの添加量）との関係を説明したグラ
フである。

【符号の説明】

１ 電解槽 １Ｔ 隔膜 １Ａ 陽極室 １Ａ′ 吐出口 １Ｂ 陰極室 １Ｂ′ 吐出口 ４ 食塩溶解装置又は食塩水タンク ５Ｐ ポンプ ７ 塩酸溶解槽 ９Ｐ ポンプ １０ 原水給水管 １３ 流量計 １６ 制御装置 ２１Ｚ，２３Ｚ，２４Ｚ 希釈混合部 ２２ 攪拌槽

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 C25B 1/26

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電解槽を隔膜によって陽極室と陰極室と
   の二室に区画し、これ等各室に被電解水を送り込むこと
   により、陽極室内で陽極水を生成し、陰極室内で陰極水
   を生成して、これ等の電解生成水を各室に設けた吐出口
   から吐出すように構成した電解水生成装置であって、 上記の陽極室に、被電解水として塩化ナトリウム水溶液
   又は塩化カリウム水溶液を供給でき、且つ、その供給量
   を加減調節することができる陽極側被電解水供給手段を
   接続する一方、上記の陰極室には、被電解水として塩酸
   又は希塩酸の水溶液を供給でき、且つ、その供給量を加
   減調節することができる陰極側被電解水供給手段を接続
   したことを特徴とする電解水生成装置。
2. 【請求項２】 陽極室で生成されて吐出される陽極水
   と、陰極室で生成されて吐出される陰極水を、夫々任意
   の割合で混合して混合水とすることができる電解生成水
   混合手段を備えて成ることを特徴とする請求項１記載の
   電解水生成装置。
3. 【請求項３】 陽極室で生成される陽極水、或は、陰極
   室で生成される陰極水、または、これ等の混合水を、水
   道水等の原水に対して任意の割合にて混合して混合水と
   することができる希釈混合手段を備えて成ることを特徴
   とする請求項１または２記載の電解水生成装置。
4. 【請求項４】 陽極側及び陰極側の各被電解水供給手段
   としてポンプを使用する一方、水道管等の原水供給流路
   に流量検知用の流量計を設けて、この流量計が計測した
   原水の流量に応じて上記の陽極側或は陰極側の各ポンプ
   を制御作動して、生成された陽極水または陰極水、或
   は、その混合水を必要量だけ上記の原水に混合できるよ
   うに構成したことを特徴とする請求項１、２または３記
   載の電解水生成装置。
5. 【請求項５】 流量計によって計測された原水の積算流
   量に基づいて、被電解液の使用量、及び、この使用量を
   元に算出される被電解液の残量を演算出力することがで
   きる被電解液使用・残量演算手段を備えて成ることを特
   徴とする請求項３または４記載の電解水生成装置。