JP3694311B2

JP3694311B2 - 電解水製造装置

Info

Publication number: JP3694311B2
Application number: JP2004367984A
Authority: JP
Inventors: 信夫阿知波; 和義岡田
Original assignee: Hoshizaki Electric Co Ltd
Current assignee: Hoshizaki Electric Co Ltd
Priority date: 2004-12-20
Filing date: 2004-12-20
Publication date: 2005-09-14
Anticipated expiration: 2020-09-14
Also published as: JP2005095896A

Description

本発明は、生鮮食品の洗浄及び殺菌、冷凍魚肉の解凍などの食品処理や、お絞り用、手洗い用などに使用する電解水の製造装置に関する。

この種の電解水の製造装置においては、例えば図３に示すように、中間部に隔膜２を挟んで張設したスペーサ２ａの両側に、板状の陽極３、陰極４及びケーシング１ａ，１ｂを当接固定して本体を形成し、この本体内に隔膜２により仕切られて形成した陽極室及び陰極室内に希釈食塩水タンク５内の食塩水を供給管７を介してポンプ６により送り込み、電気分解により陽極室及び陰極室内に生成された各電解水を酸性水取出し管８ａ及びアルカリ性水取出し管８ｂにより取り出して用途に応じて使用している。

上述のような従来の電解水製造装置では、供給された食塩水は電解されたものと未電解のものが分離されることなく全てそのまま取り出されていたので大半の食塩が無駄に消費されるという問題があった。このような無駄な消費をなるべく少なくするために、通常は 0.1パーセント程度の希薄な食塩水を使用しているので食塩水の伝導度が低く、このため所定の電解を行うための消費電力が増大するという問題もあった。

また隔膜２は陽極室及び陰極室内の流れや水圧変動等による力を直接受けるので破損のおそれがあり、これを防止するために隔膜２を横切る複数の補強リブを設けているので、この補強リブの分だけ隔膜２の有効面積が低下して電解水製造能力が低下するという問題があった。

本発明は、電解されない塩水を循環させることにより再使用できるようにして、上記の問題を解決することを目的とする。

この目的を達成するため、本発明は、ケーシングの内部に離間して設けた一対の隔膜の間に塩水室を形成し同塩水室の両側に陽極室と陰極室を分離形成して、これら陽極室と陰極室内に陽極と陰極をそれぞれ配設した電解槽と、前記陽極と陰極に直流電流を供給する直流電源と、電解される塩水を貯える循環塩水タンクと、前記電解槽の塩水室に前記循環塩水タンクに貯えた塩水を導入する塩水導入管と、前記塩水室から未電解の塩水を前記循環塩水タンクに還流させる塩水導出管と、前記塩水導入管又は塩水導出管に介在して塩水を循環させる循環ポンプと、前記陽極室と前記陰極室内に原水をそれぞれ導入する原水導入管と、前記陽極室から同陽極室内にて電気分解によって生成された酸性水を継続的に導出する酸性水取出し管と、前記陰極室から同陰極室内にて電気分解によって生成されたアルカリ性水を継続的に導出するアルカリ性水取出し管を備えた流水式電解水生成装置において、
前記循環塩水タンクに同タンク内の食塩水の濃度を均一化する攪拌ポンプを設けたことを特徴とする流水式電解水生成装置を提供するものである。

上記のように構成した本発明による流水式電解水生成装置においては、未電解の塩水が陽極室または陰極室内に入ることなく、塩水室と循環塩水タンクの間を循環して繰り返し使用されるので、塩が無駄に消費されることがない。またこのような無駄な消費がないので濃度の高い塩水を使用することができ、これにより塩水の伝導度が高まるので、必要な量の電解を行うための消費電力が減少する。特に、前記攪拌ポンプを設けたことにより、循環塩水タンク内に貯留する塩水の濃度が均一になるため、同循環塩水タンクに設けた濃度計により塩水室に循環供給される食塩水の濃度が的確に検出され、常に所定濃度の食塩水を塩水室に供給して陽極室と陰極室にてそれぞれ生成される酸性水とアルカリ性水の特性を所望の特性に維持することができる。

以下に図１及び図２に示す実施例により、本発明の説明をする。

図１及び図２に示すように、主要部が絶縁材よりなるケーシング１０の内部は、互いに平行に設けられた２枚の隔膜１１，１３により仕切られて、両隔膜１１，１３の間の塩水室Ｂと、隔膜１１とケーシング１０の間の陽極室Ａと、隔膜１３とケーシング１０の間の陰極室Ｃに分離される。実質的に同一構造の各隔膜１１，１３は例えばポリエチレン不織布を骨材とするポリフッカビニリデン酸化チタンよりなる半透膜で、その外周全縁は塩化ビニールよりなる枠状の隔膜保持体１２，１４が一体的に形成されて補強されている。隔膜１１の陽極室Ａ側には殆ど隙間なく隣接して陽極１５が設けられ、隔膜１３の陰極室Ｃ側には殆ど隙間なく隣接して陰極１６が設けられている。各電極１５，１６は剛性のある平板状のメタルラスよりなり、ケーシング１０に固定支持され、電解用の直流電源１７に接続されている。各電極１５，１６はメタルラスに限らず液体の通過が自由なものであれば金網またはパンチドメタルあるいは棒状の素材を格子状に多数並べたものでもよく、その材質は例えばチタンあるいはチタンに白金コーティングを施したものである。

主として図１に示すように、塩水室Ｂの底部と循環塩水タンク２０の底部は循環ポンプ２３を設けた塩水導入管２１により連通され、塩水室Ｂの上部と循環塩水タンク２０の上部は絞り２４を設けた塩水導出管２２により連通されている。循環塩水タンク２０の上部には開閉弁３２を備えた連通管３１を介して飽和食塩水を収容する濃塩水タンク３０が接続され、また開閉弁を備えた給水管（図示省略）が接続され、循環塩水タンク２０内に設けた濃度計３５により検出された食塩水濃度が所定範囲（例えば１０〜２０％）を外れれば開閉弁３２または給水管の開閉弁を開いて、循環塩水タンク２０内の食塩水濃度を所定範囲に維持するようになっている。循環塩水タンク２０にはその内部の濃度を均一化するための撹拌ポンプ３４が設けられている。また濃塩水タンク３０の上側には濃塩水タンク３０に食塩を供給する食塩タンク３３が設けられている。

図１に示すように、水道管に接続されて制御弁２８が設けられた原水供給管２５は２つの原水導入管２５ａ，２５ｂに分岐され、各原水導入管２５ａ，２５ｂはそれぞれ陽極室Ａ及び陰極室Ｃの底部に連通されている。陽極室Ａ及び陰極室Ｃの上部にはそれぞれ酸性水取出し管２６及びアルカリ性水取出し管２７が連通されている。なお図１の説明図の寸法関係は図示の都合上現実のものとは異なっており、ケーシング１０は循環塩水タンク２０、濃塩水タンク３０、食塩タンク３３などに比して実際より大きく表示されている。

次に上記実施例の作動の説明をする。

この電解水製造装置の使用開始時には、先ず開閉弁３２を及び給水管の開閉弁を開いて循環塩水タンク２０に飽和食塩水及び水道水を供給すると同時に撹拌ポンプ３４を作動させて循環塩水タンク２０内部の濃度を均一にし、濃度計３５により検出した食塩水濃度に基づき両開閉弁を制御して所定濃度範囲内とし、循環塩水タンク２０内の水位が所定のレベルに達すれば両開閉弁を閉じる。次いで循環ポンプ２３を作動させ循環塩水タンク２０内の食塩水を塩水導入管２１を介して塩水室Ｂ内に送り込み、塩水導出管２２を介して循環塩水タンク２０内に戻して食塩水を循環させる。続いて原水供給管２５の制御弁２８を開き、水道管からの原水を陽極室Ａ及び陰極室Ｃ内に送り込み、酸性水取出し管２６及びアルカリ性水取出し管２７から排出させる。

この状態で陽極１５及び陰極１６に直流電源１７からの電解用電力を供給すれば、塩水室Ｂ内の食塩水中の塩素イオン（陰イオン）は隔膜１１を通って陽極室Ａ内に入り陽極１５に接触して電価を失って塩素となる。この塩素の一部はそのまま陽極１５付近の水中に溶解し、一部は水と反応して次亜塩素酸あるいは次亜塩素酸イオンを生じ、これらにより殺菌作用のある有効塩素濃度が与えられる。残る塩素の一部は塩酸となりあるいは塩素ガスとなって遊離される。これにより陽極１５付近の水は酸性となり、これらの成分よりなる酸性水は液体の通過が自由な陽極１５を通り抜けて陽極室Ａ内に広がる。また塩水室Ｂ内の塩水中のナトリウムイオン（陽イオン）は隔膜１３を通って陰極室Ｃ内に入り陰極１６に接触して電価を失い、陰極１６付近の水と反応して苛性ソーダ及び遊離水素を生じて陰極１６付近の水をアルカリ性とする。アルカリ性となった水は液体の通過が自由な陰極１６を通り抜けて陰極室Ｃ内に広がる。このようにして陽極室Ａ及び陰極室Ｃ内にそれぞれ生成された酸性水及びアルカリ性水は、酸性水取出し管２６及びアルカリ性水取出し管２７から送り出され、それぞれの用途に使用される。

塩水室Ｂ内の電解されなかった食塩水は隔膜１１，１３に遮られて陽極室Ａまたは陰極室Ｃ内に入ることはほとんどなく、大部分は塩水導出管２２より循環塩水タンク２０内に戻され、循環ポンプ２３により塩水導入管２１より再び塩水室Ｂ内に送り込まれて繰り返し循環して使用される。従って未電解の食塩水が酸性水取出し管２６及びアルカリ性水取出し管２７から排出されることがほとんどないので食塩が無駄に消費されることがない。またこのように食塩の無駄な消費がないので濃度の高い食塩水を使用することができ、これにより食塩水の伝導度が高まるので、必要な量の電解を行うための消費電力が減少する。

循環ポンプ２３により循環塩水タンク２０内の食塩水を塩水室Ｂを通して循環させた状態では、塩水導出管２２に設けた絞り２４の程度により塩水室Ｂ内の水圧が上昇し、この絞り２４を適当に設定することにより塩水室Ｂ内の水圧が陽極室Ａ及び陰極室Ｃ内の水圧よりも高くなるように設定する。この水圧の差により各隔膜１１，１３はそのほゞ全面積にわたり隣接して設けた陽極１５及び陰極１６に押し付け保持され、各隔膜１１，１３に加わる力は陽極１５及び陰極１６により受け止められる。従って各隔膜１１，１３はそれに加わる力を受け止める必要がないので、各隔膜１１，１３を横切って補強リブを設ける必要がなくなり、隔膜の有効面積の低下による電解水製造能力の低下がなくなる。

電解水の製造により塩水室Ｂ及び循環塩水タンク２０内の食塩が消費されて食塩水の濃度が低下すれば、濃度計３５はこれを検知して開閉弁３２を開き、食塩水の濃度を所定範囲内に保持する。これにより循環塩水タンク２０内の水位は上昇し、所定の水位を越えた分はオーバフローパイプ（図示省略）より排出される。また、浸透圧の差により陽極室Ａ及び陰極室Ｃ内の水は隔膜１１，１３を通って塩水室Ｂ内に流入し、これによっても循環塩水タンク２０内の水位は上昇するが、この場合も所定の水位を越えた分はオーバフローパイプより排出される。なお、浸透圧の差による陽極室Ａ及び陰極室Ｃから塩水室Ｂ内への流入は、前述のように塩水室Ｂ側の水圧を高めることにより抑制される。

上述のようにして製造される食品処理に使用する酸性水のpH、有効塩素濃度、酸化還元電位（ＯＲＰ）などの値は、制御弁２８により陽極室Ａ内を通る水の流量を調節することにより制御することができる。これらの値は、陽極１５の組成、直流電源１７による印加電圧、食塩水の濃度及び温度などによっても制御することができる。

なお上記実施例では塩水導出管２２に絞り２４を設けて塩水室Ｂ内の水圧を高めているが、循環塩水タンク２０をケーシング１０よりも高い位置として塩水室Ｂ内の水圧を高めてもよい。また上記実施例では完全に分離した２枚の隔膜１１，１３を使用したが、筒状とした１枚の隔膜の互いに向かい合う部分をある幅にわたりケーシング１０の対向する内面に取り付け、ケーシング１０内に張り渡される隔膜の２部分によりケーシング１０の内部を中央の塩水室Ｂとその両側の陽極室Ａ及び陰極室Ｃに分離するようにしてもよい。また、上記実施例は被電解溶液として食塩水を使用した場合につき説明したが、本発明はその他の塩の溶液を被電解溶液として使用する場合にも適用することができる。

本発明による電解水製造装置の一実施例の全体説明図である。図１に示す実施例のケーシング及びその内部構造を主として示す横断面図である。従来技術による電解水製造装置の一例の説明図である。

符号の説明

１０…ケーシング、１１，１３…隔膜、１５…陽極、１６…陰極、１７…直流電源、２０…循環塩水タンク、２１…塩水導入管、２２…塩水導出管、２３…循環ポンプ、２５ａ，２５ｂ…原水導入管、２６…酸性水取出し管、２７…アルカリ性水取出し管、Ａ…陽極室、Ｂ…塩水室、Ｃ…陰極室。

Claims

ケーシングの内部に離間して設けた一対の隔膜の間に塩水室を形成し同塩水室の両側に陽極室と陰極室を分離形成して、これら陽極室と陰極室内に陽極と陰極をそれぞれ配設した電解槽と、前記陽極と陰極に直流電流を供給する直流電源と、電解される塩水を貯える循環塩水タンクと、前記電解槽の塩水室に前記循環塩水タンクに貯えた塩水を導入する塩水導入管と、前記塩水室から未電解の塩水を前記循環塩水タンクに還流させる塩水導出管と、前記塩水導入管又は塩水導出管に介在して塩水を循環させる循環ポンプと、前記陽極室と前記陰極室内に原水をそれぞれ導入する原水導入管と、前記陽極室から同陽極室内にて電気分解によって生成された酸性水を継続的に導出する酸性水取出し管と、前記陰極室から同陰極室内にて電気分解によって生成されたアルカリ性水を継続的に導出するアルカリ性水取出し管を備えた流水式電解水生成装置において、
前記循環塩水タンクに同タンク内の食塩水の濃度を均一化する攪拌ポンプを設けたことを特徴とする流水式電解水生成装置。