JP4021083B2

JP4021083B2 - Method for producing electrolytic ionic water

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Publication number: JP4021083B2
Application number: JP35497198A
Authority: JP
Inventors: 和宏代田; 晃井坂
Original assignee: 株式会社ケミコート
Priority date: 1998-12-14
Filing date: 1998-12-14
Publication date: 2007-12-12
Anticipated expiration: 2018-12-14
Also published as: JP2000176452A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電解イオン水さらに詳細には、洗浄剤や除菌剤として好適な強アルカリ性イオン水を製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
水の電気分解によって生成されたアルカリ性水すなわちアルカリ性イオン水は公知である。かかるアルカリ性イオン水を製造する装置や方法として、従来、電解液を電解槽に連続供給してアルカリ性の水を作り出す連続方式が知られている。この先行技術は、大別すると、次の２種類がある。
その一つは中央に電解液室をその左右にアノード室とカソード室を有せしめるように２枚の隔膜で区画し、アノード室とカソード室にそれぞれ電極を設けた電解槽を用い、前記アノード室とカソード室の入口側にそれぞれ外部からの水道水または純水の供給配管を接続し、アノード室の出口側に酸性水の取出し配管を接続し、カソード室の出口側にアルカリ性イオン水の取出し配管を接続している。そして、外部に電解液槽を設け、これの排出側と電解液室の入口側とを循環用ポンプを介して接続し、電解液室に電解液を循環供給するようにしている。
【０００３】
また、他の一つは、槽内を１枚の隔膜によってアノード室とカソード室に区画した電解槽を使用し、アノード室とカソード室のそれぞれの入口側に電解液の供給配管を接続し、アノード室の出口側に酸性水の取出し配管を接続し、カソード室の出口側にアルカリ性の水の取出し配管を接続している。
これら先行技術は、電解液を電解槽に連続供給しながらアルカリ性イオン水と酸性水を同時に採取する方式であるため、それらの水を多量に製造することは可能であるものの、次のような問題があった。
【０００４】
第１に、高いｐＨ値のアルカリ性イオン水を問題なく製造することが困難である。すなわち、２槽式の電解槽を用いた場合、電解液は連続して通路状のカソード室を経て出口より排出されるため、電解液に電解電圧が印加される時間は、電解液が電極間を通過する間という極めて短時間となる。また、３槽式の電解槽を用いた形式は、中央の電解液室内の電解液を電解してカソード室内の水に隔膜を通してカチオンを移行させ、アルカリ性イオン水を生成させるが、カソード室入り口から供給される原料水（水道水または純水）は通路状のカソード室を経てカソード室の出口から連続に排出されるため、原料水には電極を通過する極めて短い間しか隔膜を通して電解液からカチオンが移行しない。
したがって、いずれの形式も、製造されるアルカリ性イオン水のｐＨ値は低くなる。このため、飲料用には利用することができるアルカリ性イオン水の製造は可能であるが、洗浄剤や除菌剤として効果のある高いｐＨ値の水を製造することが困難である。
【０００５】
この対策として、電解液の濃度を上げると、高濃度の塩化物イオンを含む電解液が電解されるため、アノード室側で、はなはだしい刺激臭のガスが大量発生する問題が生ずる。また別の対策として、水道水または純水の供給量を減らすと、電解の電気エネルギーが一部熱エネルギーに変わって電解液の温度を上昇させるため、隔膜に負担がかかって長時間の電解ができなくなる。したがって、電解液として高濃度のものを使用できる３槽式の電解槽を使用しても、工業的に生成できるアルカリ性イオン水のｐＨ値は１２．０以下であった。
第２に、３槽式の電解槽を用い、アルカリ性イオン水の品質を考慮して原料水に純水を使用した場合、この純水が副生成物の酸性水の製造にも使用されることになる。純水は陰イオンと陽イオンを除去処理した比較的高価な水であるため、アルカリ性イオン水の製造コストが高くなる。
第３に、生成されるアルカリ性イオン水のｐＨ値の変動が大きく、一定のｐＨ値のアルカリ性の水をバラツキなく製造することが困難である。すなわち、先行技術では電解液の濃度の変化と液温の変化により電解電流が変化し、それにより、夏期と冬期などではｐＨ値の高いアルカリ性イオン水となったり、ｐＨ値の低いアルカリ性イオン水となるなど、バラツキが大きくなる。
【０００６】
アルカリ性イオン水の製造形式としては、前述した連続方式の他に、バッチ方式がある。この方式は、電解槽内に電解液を貯めた状態で一定時間電解を行うことによりアルカリ性イオン水を生成させ、得られたアルカリ性イオン水を電解槽から取り出し、その後電解槽内に再び電解液を貯めて一定時間電解する操作を行なうものである。
この先行技術は、電解液が槽に蓄えられた状態で電解電圧を印加するので、この電圧印加時間を任意に設定することにより、連続式の場合に比べて高いｐＨ値のアルカリ性イオン水を作ることができる。しかしながら、電解槽のカソード室とアノード室の容積が固定されているため、アルカリ性イオン水と酸性水の生成量の比率を任意に変化させることができない点、アルカリ性イオン水と酸性水のｐＨ値を各々自由に設定することができない点、多量のアルカリ性イオン水と酸性水を製造するには、電解液を収容する電解槽およびそれに付帯する設備も大きくしなければならず、装置全体が大型化する点に難点がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、ｐＨが１２．０を越える強アルカリ性を有しかつｐＨ値の変動の少ないアルカリ性イオン水を、安定してしかもごく短時間で効率よく量産することができる新規な電解イオン水製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明の電解イオン水製造方法（第１方法）は、電解槽に電解質を含む水溶液を連続的に供給しながら、電解槽内部のカソード電極とアノード電極間に電解電圧を印加することにより前記カソード室でアルカリ性イオン水を生成させ、その生成されたアルカリ性イオン水を再びカソード室に供給して電解電圧を印加する操作を繰り返すことによりカチオンを蓄積させ、アルカリ性イオン水のｐＨ値を上昇させる方法であって、１対の隔膜により隔てられたカソード室と中間室およびアノード室を有する３槽式の電解槽を複数基直列に使用し、各電解槽のアノード室には酸性水製造のための原料水をそれぞれ供給し、各電解槽の中間室には電解液を循環供給し、カソード室で生成されたアルカリ性イオン水のカソード室への供給は、最上流の電解槽のカソード室から取り出されたアルカリ性イオン水を下流の電解槽のカソード室に順次供給し、最下流の電解槽のカソード室から取り出したアルカリ性イオン水を電解槽の外部に設けた貯槽に収容しつつポンプによって最上流の電解槽のカソード室に送りこむ循環系により行われることを特徴としている。
【０００９】
また、本発明の電解イオン水製造方法（第２方法）は、電解槽に電解質を含む水溶液を連続的に供給しながら、電解槽内部のカソード電極とアノード電極間に電解電圧を印加することにより前記カソード室でアルカリ性イオン水を生成させ、その生成されたアルカリ性イオン水を再びカソード室に供給して電解電圧を印加する操作を繰り返すことによりカチオンを蓄積させ、アルカリ性イオン水のｐＨ値を上昇させる方法であって、隔膜によって隔てられたカソード室とアノード室を有する２槽式の電解槽を複数基直列に使用し、各電解槽のアノード室に電解液をそれぞれ供給し、アルカリ性イオン水の製造用原料水としては電解液を使用し、カソード室で生成されたアルカリ性イオン水のカソード室への供給は、最上流の電解槽のカソード室から取り出したアルカリ性イオン水を順次下流の電解槽のカソード室に供給し、最下流の電解槽のカソード室から取り出したアルカリ性イオン水を電解槽の外部に設けた貯槽に収容しつつポンプによって最上流の電解槽のカソード室に送りこむ循環系により行われることを特徴としている。
【００１０】
【作用】
第１方法と第２方法によれば、カソード室で生成したアルカリ性イオン水を電解液として使用し、カソード室に再び供給して電解する操作を反復する循環電解方式であるため、低電圧、低電流の条件でも、電解電圧の印加時間を調整することにより、ｐＨが１２．０を大きく越える強アルカリ性イオン水を安定して製造することができる。
また、本発明は、カソード室で生成したアルカリ性イオン水を電解液として循環使用することにより高ｐＨ化するため、ｐＨ値のバラツキの少ない品質のよいアルカリ性イオン水を製造することができる。もちろん、従来の連続方式の場合と同様に、生成するアルカリ性イオン水と酸性水の生成量の比率を任意に変化させる事ができるとともに、アルカリ性イオン水と酸性水のｐＨ値をおのおの自由に設定することができる。
【００１１】
しかも、本発明は電解槽を複数基直列に使用し、カソード室で生成されたアルカリ性イオン水のカソード室への供給は、最上流の電解槽のカソード室から取り出されたアルカリ性イオン水を下流の電解槽のカソード室に順次供給し、最下流の電解槽のカソード室から取り出したアルカリ性イオン水を電解槽の外部に設けた貯槽に収容しつつポンプによって最上流の電解槽のカソード室に送りこむ循環系により行われるので、効率よく、短時間で高いｐＨ値のアルカリ性イオン水を製造することができる。
本発明の他の特徴や利点は以下の詳細な説明の記載で明らかにするが、本発明の基本的特徴を備えている限り、実施例に示される構成に限定されるものではない。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施態様を添付図面を参照して説明する。
図１は本発明による電解イオン水製造方法の第１態様の概略を示している。
２Ａ，２Ｂ，２Ｃは直列状に配置された複数（図示するものでは３基）の電解槽であり、各電解槽２Ａ，２Ｂ，２Ｃは、それぞれ中央に電解液室となるべき中間室２ｂを有し、中間室２ｂの片側にアノード室２ａを形成する隔膜（アニオン交換膜）２ｄを有し、他側にカソード室２ｃを形成する隔膜（カチオン交換膜）２ｄ’を有している。アノード室２ａとカソード室２ｃには、それぞれアノード電極２ｅ，カソード電極２ｆを対向状に配しており、それらアノード電極２ｅとカソード電極２ｆは直流電源装置に接続されている。
【００１３】
第１の電解槽２Ａのアノード室２ａには酸性水製造用の原料水の供給系７が接続され、酸性水製造用の原料水（工業用水、水道水、井戸水などから選択される水）をアノード室２ａに導くようになっている。また、第２の電解槽２Ｂのアノード室２ａには前記供給系７から分岐した供給系７ａが接続されており、同様に第３の電解槽２Ｃのアノード室２ａには前記供給系７から分岐した供給系７ｂが接続されている。
前記供給系７は水圧を所定の圧力に調整するための減圧弁７００を上流側に有し、これよりも下流には、手動操作型または電磁操作型の流量調整弁７０１と、運転停止時に各電解槽２Ａ，２Ｂ，２Ｃのアノード室２ａへの原料水供給を停止させるため電磁式の開閉弁７０２が設けられている。
前記第１の電解槽２Ａないし最終の電解槽２Ｃの出口側にはそれぞれ酸性水取出し系１０，１０，１０が接続されている。それら酸性水取出し系は独立してまたは集合して下流に導かれ、酸性水収容タンク類に導かれている。なお、取出し系は配管中にポンプなどの採水機器を介在させてもよい。
【００１４】
電解槽２Ａ，２Ｂ，２Ｃの外部には単一の電解液槽３が配置され、ここに電解液が蓄えられるようになっている。電解液槽３にはポンプＰ１が付属されており、このポンプＰ１の吐出側に供給配管６０が接続されていて、供給配管６０の他端が第１の電解槽２Ａの中間室２ｂの入口に接続されることにより電解液が連続的に供給されるようになっている。
また中間室２ｂの出口には電解液排出配管６１’が接続されており、該電解液排出配管６１’は第２の電解槽２Ｂの中間室２ｂの入口に接続されている。そして、この中間室２ｂの電解液排出配管６１’は最終の電解槽２Ｃの中間室２ｂの入口に接続され、この中間室２ｂの出口側の電解液排出配管６１は電解液槽３に接続され、それによって電解液の循環系６ａが構成されている。
ポンプＰ１としては電磁ポンプが好適である。電解液槽３にはポンプＰ１を駆動制御するためのレベルスイッチ３１が設けられている。
【００１５】
ここで、「電解液」とは、電解電圧の印加によってカチオンとアニオンに電気分解する液体を指す。この第１態様においては、電解液として、塩化ナトリウムの飽和溶液を使用することも可能である。しかし、ポンピングなどの関係から、一般的には、１０〜３０％塩化ナトリウム溶液が用いられる。そして、カルシウムイオンやマグネシウムイオンの沈着を防止するため、前記塩化ナトリウム溶液に１〜５％クエン酸ナトリウムを添加したものを使用してもよい。
【００１６】
一方、前記複数の電解槽２Ａ，２Ｂ，２Ｃの外部には、前記電解液槽３よりも相対的に大きな容積の、単一のアルカリ性イオン水の貯槽（循環用貯槽）４が設置されており、循環ポンプＰ２を有する配管によって各電解槽２Ａ，２Ｂ，２Ｃのカソード室２ｃ，２ｃ，２ｃとの間で循環系８ａが構成されている。
すなわち、まず、第１の電解槽２Ａと第２の電解槽２Ｂと第３の電解槽２Ｃのそれぞれのカソード室２ｃ，２ｃ，２ｃは配管８１０，８１１によって直列状に接続されていて、前記貯槽４は、上部が第３の電解槽２Ｃのカソード室２ｃの抜き取り配管８１に接続されるとともに、底側が配管８０によって循環ポンプＰ２の吸込み側に接続されており、循環ポンプＰ２の吐出側は配管８２によって第１の電解槽２Ａのカソード室２ｃの送りこみ側に接続している。循環ポンプＰ２としては電磁ポンプが好適である。
そして、貯槽４の底側は、希望するｐＨ値のアルカリ性イオン水の取出し系９を有しており、取出し系９には採水手段９００を有している。この採水手段９００はバルブ、ポンプなど任意である。
【００１７】
前記貯槽４には、アルカリ性イオン水の原料水の補給系５が接続されており、補給系５は貯槽４内の水量を調整するための電磁式の補給弁５１を有している。アルカリ性イオン水の原料水としては水道水でもよい。しかし、生成されるアルカリ性イオン水の質や装置のメンテナンスの面から、好適には、陽イオン、陰イオンを除去した水すなわち純水である。また、純水はこれを使用すると水酸化イオン濃度が高くなり、若干ではあるもののｐＨ値の高い水を生成できる点でも有利である。
原料水が純水である場合、補給系５には、純水供給手段が接続される。その例としては、器体にイオン交換樹脂を交換自在に充填したカートリッジ式の純水製造装置が挙げられる。この場合には、純水製造装置には取り入れ口側に純水製造用の原料水の供給系が接続されるが、その原料水が水道水や井戸水である場合、前記酸性水製造用の原料水の供給系７に接続されていてもよい。
【００１８】
第１態様においてアルカリ性イオン水を製造するに当たっては、各電解槽２Ａ，２Ｂ，２Ｃのアノード室２ａに供給系７，７ａ，７ｂからそれぞれ酸性水製造用の原料水を供給し、第１電解槽２Ａないし第３の電解槽２Ｃの中間室２ｂには電解液循環系６ａによって電解液を循環供給し、また、貯槽４にあらかじめ蓄えておいたアルカリ性イオン水の原料水を、循環ポンプＰ２により第１電解槽２Ａないし第３の電解槽２Ｃのカソード室２ｃに順次供給し、この状態で各電解槽のアノード電極２ｅとカソード電極２ｆ間に電解電圧を印加する。
これによって電解液は電気分解され、隔膜２ｄを通してアニオン（塩素イオン）はアノード室２ａに、隔膜２ｄ’を通してカチオン（ナトリウムイオン）はカソード室２ｃにそれぞれ移行される。それによりアノード室側の水は酸性になり、カソード室側の水はアルカリ性になり、カソード室２ｃでアルカリ性イオン水が生成される。
【００１９】
このように第１の電解槽２Ａにおいて電気分解されることにより、カソード室２ｃで生成されたアルカリイオン水は、配管８１０によって第２の電解槽２Ｂのカソード室２ｃに供給される。そして第２の電解槽２Ｂでも同様に電解され、アルカリ性イオン水にカチオンが蓄積される。
そのアルカリ性イオン水は配管８１１によって第３の電解槽２Ｃのカソード室２ｃに供給され、第３の電解槽２Ｃで再び電解されるので、アルカリ性イオン水にはさらにカチオンが蓄積される。
こうして最下流の電解槽２Ｃで生成されたアルカリ性イオン水は、カソード室２ｃから配管８１を通して貯槽４に排出され、循環ポンプＰ２により配管８２を通して第１の電解槽２Ａのカソード室２ｃに再び供給され、再びアノード電極２ｅとカソード電極２ｆにより電解される。そしてこの操作が第２の電解槽２Ｂと第３の電解槽２Ｃで反復される。
【００２０】
このようにカソード室２ｃで生成されたアルカリ性イオン水をカソード室２ｃに電解液として循環供給し、繰り返し電解電圧を印加して電解するため、カソード室２ｃのアルカリ性イオン水にカチオンが蓄積され、時間の経過とともにｐＨ値が上昇する。しかも、本発明は、複数の電解槽２Ａ，２Ｂ，２Ｃのカソード室２ｃで順次生成されたアルカリ性イオン水を電解液として循環供給し、繰り返し電解電圧を印加して電解するため、短時間のうちにアルカリ性イオン水にカチオンが蓄積され、高いｐＨ値のアルカリ性イオン水を能率よく製造できる。
こうして所定時間連続して電解電圧を印加し、目的とするｐＨ値となったところで、採水手段９００を操作することによりアルカリ性イオン水を取り出す。
一方、各電解槽２Ａ，２Ｂ，２Ｃのアノード室２ａを通過するように供給されている水は、電気分解によって酸性水となり、酸性水取出し系１０，１０，１０によって連続的に外部に取り出される。
【００２１】
図２は本発明の電解イオン水の製造方法の第２態様の概略を示しており、複数基（図では２基が用いられている）の電解槽２Ａ’，２Ｂ’が直列状に配置されている。各電解槽２Ａ’，２Ｂ’は、槽体の中央に隔膜（イオン交換膜）２ｇを有し、該隔膜２ｇを境として一側にアノード室２ａが、他側にカソード室２ｃが画成されている。アノード室２ａとカソード室２ｃには、それぞれアノード電極２ｅ，カソード電極２ｆを対向状に配しており、それらアノード電極２ｅとカソード電極２ｆは直流電源装置に接続されている。
第１の電解槽２Ａ’のアノード室２ａには電解液供給系６が接続され、アノード室２ａに電解液を導くようになっている。また、第２の電解槽２Ｂ’のアノード室２ａには前記電解液供給系６から分岐した電解液供給系６ａが接続されている。この例では電解液供給系６は、分岐電解液供給系６ａよりも上流に電解液補給配管３ａがバルブ３２を介して接続されており、その電解液補給配管３ａは電解液補給ポンプ３ｂを介して電解液槽３に接続されている。
【００２２】
したがって、アノード室２ａ，２ａには、電解液として、原料水に所望の濃度の電解液（たとえば１０〜３０％塩化ナトリウム溶液）を添加したものが供給される。電解液としては水道水を使用することもできる。この場合にはバルブ３２を閉じて電解液供給系６から水道水を供給すればよい。なお、各電解槽２Ａ’，２Ｂ’のアノード室２ａ，２ａの他所には酸性水取出し系１０，１０が接続されている。これら酸性水取出し系１０，１０は独立してまたは集合して下流に導かれ、酸性水収容タンク類に導かれている。なお、取出し系は配管中にポンプなどの採水機器を介在させてもよい。
【００２３】
一方、前記電解槽２の外部にはアルカリ性イオン水の貯槽（循環用貯槽）４が設置されており、また、第１の電解槽２Ａ’と第２の電解槽２Ｂ’のそれぞれのカソード室２ｃは配管８１０によって直列状に接続され、前記貯槽４と循環ポンプＰ２を有する配管によって循環系８ａが構成されている。
すなわち、前記貯槽４は、上部が第２の電解槽２Ｂ’のカソード室２ｃの抜き取り配管８１に接続されるとともに、底側が配管８０によって循環ポンプＰ２の吸込み側に接続されており、循環ポンプＰ２の吐出側は配管８２によって第１の電解槽２Ａ’のカソード室２ｃの送りこみ側に接続している。
そして、貯槽４の底側は、希望するｐＨ値のアルカリ性イオン水の取出し系９ａを有しており、取出し系９ａには採水手段９００を有している。この採水手段９００はバルブ、ポンプなど任意である。
なお、貯槽４にアルカリ性イオン水の原料水の補給系５’が接続されている。この第２態様におけるアルカリ性イオン水の原料水は電解液であり、たとえば０．１〜０．２％塩化ナトリウム溶液が用いられる。
補給系５’は所望のｐＨ値のアルカリイオン水を前記採水手段９００により取り出したのち、次のサイクルでアルカリイオン水を生成するために原料水を補給するためのものである。
【００２４】
この第２態様においてアルカリ性イオン水を製造するに当たっては、第１電解槽２Ａ’と第２の電解槽２Ｂ’のアノード室２ａに電解液供給系６，６ａから電解液を連続供給し、また、貯槽４にあらかじめ蓄えておいた原料水を循環ポンプＰ２により第１電解槽２Ａ’と第２の電解槽２Ｂ’のカソード室２ｃに順次供給し、この状態で各電解槽のアノード電極２ｅとカソード電極２ｆ間に電解電圧を印加する。
【００２５】
これによって、電解液は電気分解され、隔膜２ｇを通してアニオン（塩素イオン）はアノード室側に、カチオン（ナトリウムイオン）はカソード室側にそれぞれ移行され、それによりアノード室側は酸性になり、カソード室側はアルカリ性になり、カソード室２ｃでアルカリ性イオン水が生成される。
そのアルカリ性イオン水は配管８１０によって第２の電解槽２Ｂ’のカソード室２ｃに供給される。そして第２の電解槽２Ｂ’でも同様に電解され、アルカリ性イオン水にはカチオンが蓄積される。そのアルカリ性イオン水は第２の電解槽２Ｂ’のカソード室２ｃから配管８１を通して貯槽４に排出され、循環ポンプＰ２により配管８２を通して第１の電解槽２Ａ’のカソード室２ｃに再び供給され、再び電解される。そしてこれが第２の電解槽２Ｂで反復される。
【００２６】
本発明はかかる操作を反復するものであり、カソード室２ｃで生成されたアルカリ性イオン水をカソード室２ｃに循環供給し、繰り返し電解電圧を印加して電解するため、カソード室側の液からアニオンが減少し、アノード室からカチオンが移行し、これによりアルカリ性イオン水にカチオンが蓄積され、時間の経過とともにｐＨ値が上昇する。しかも、本発明は、複数の電解槽２Ａ’，２Ｂ’のカソード室２ｃで順次生成されたアルカリ性イオン水を電解液として循環供給し、繰り返し電解電圧を印加して電解するため、短時間のうちにアルカリ性イオン水にカチオンが蓄積され、高いｐＨ値のアルカリ性イオン水を能率よく製造できる。希望するｐＨ値となったところで、採水手段９００を操作することによりアルカリ性イオン水を取り出せばよい。
一方、アノード室２ａを通過するように供給されている電解液は、電気分解によって酸性水となり、酸性水取出し系１０，１０によって連続的に外部に取り出される。
【００２７】
図３は本発明のアルカリイオン水製造の制御系の例を示している。この例では図１の第１態様に対するものが示されているが、図２の第２態様に対するものも電解槽を除いて同じである。
制御手段としては、直流電源装置１１０のほか、リレー回路１１２および所定のプログラムによって各部の駆動を制御するシーケンス回路を備えたコントローラ１１１を有している。また、製造を希望するアルカリ性イオン水のｐＨ値を設定しかつ表示するためのｐＨメータ１２を有している。
前記コントローラ１１１の出力側は、前記循環ポンプＰ１とアルカリ性イオン水の循環ポンプＰ２および採水手段９００（たとえば採水ポンプ）の駆動部とそれぞれ電気的に接続され、オンオフ制御するようになっている。
前記アルカリ性イオン水の貯槽４には、収容しているアルカリ性イオン水（スタート時には原料水）の量を検出する手段代表的にはフロートスイッチ４０が設けられており、また、貯槽内には、アルカリ性イオン水のｐＨを検出するｐＨ測定器４１が配されている。
【００２８】
前記フロートスイッチ４０はコントローラ１１１に電気的に接続され、フロートスイッチ４０からの信号を処理したコントローラ１１１からの信号で前記補給弁５１と採水手段９００とが関連駆動制御されるようになっている。
また、ｐＨ測定器４１は前記ｐＨメータ１２に接続され、常時ｐＨ値を検出してそれを信号として送出するようになっている。ｐＨメータ１２はまたコントローラ１１１に電気的に接続されていて、貯槽４内のアルカリ性イオン水がｐＨメータ１２で任意に設定したｐＨ値に達したことがコントローラ１１１で判断されたときに、コントローラ１１１から信号が発せられ、すくなくとも、アルカリ性イオン水の循環ポンプＰ２の駆動を停止させ、また、直流電源装置１１０の電解電流リレー回路をオフとし、かつ採水手段９００を駆動させるようになっている。
【００２９】
前記電解液槽３にはレベルスイッチ３１が配されており、該レベルスイッチ３１も前記コントローラ１１１と電気的に接続され、電解液の循環ポンプＰ１と直流電源装置１１０の電解電流リレーのオンオフを制御するようになっている。
なお、電解槽２Ａ，，２Ｂ，２Ｃには電解液温度を検出する温度センサー２１が取り付けられている。ただし、図では代表的に第１電解槽２Ａについてだけ示している。それら温度センサー２１は温度計１５に接続されるとともに、前記コントローラ１１１と電気的に接続され、電解液温度が所定温度以上になったときに、直流電源装置１１０の電解電流リレーを自動的にオフとする信号を発するようになっている。
そのほか、電源スイッチ１６、自動手動切換えスイッチ１７および電流計１９などを有し、それらは前記コントローラ１１１および電源装置１１０と接続されている。
【００３０】
前記制御系を適用した本発明のアルカリイオン水製造法について説明する。ここでは、アルカリ性イオン水の製造用原料水として純水を使用し、酸性水の原料水として水道水を使用し、また、製造されたアルカリ性イオン水の採水手段９００としてポンプを使用した場合を例にとって説明する。
運転開始に当たっては、電解液槽３に電解液を充填する一方、流量調整弁７０３を開いて、アルカリ性イオン水製造用の原料水供給手段５（この例では純水製造装置）に水道水を送って塩類イオンを除去して純水を作り、これを貯槽４に所定量収容させておく。
準備が整ったならば、ｐＨメータ１２に希望するアルカリ性イオン水のｐＨ値を設定し、自動運転スイッチを選択すると、コントローラ１１１からの信号により装置の運転が開始される。
【００３１】
まず、最初のステップとして、アルカリ性イオン蓄積用の循環系８ａに介在されている循環ポンプＰ２と、電解液循環系６ａに介在されている循環ポンプＰ１が作動され、それとともに電源装置１１０から電解電流が送られ、さらに、酸性水供給系７の原料水開閉弁７０２が開弁する。
循環ポンプＰ２の作動により、純水は貯槽４から取り出され、循環ポンプＰ２から吐出されて第１の電解槽２Ａのカソード室２ｃに送られ、このカソード室２ｃから第２の電解槽２Ｂのカソード室２ｃおよび第３の電解槽２Ｃのカソード室２ｃを通って再び貯槽４に戻されるように連続循環される。
また、循環ポンプＰ１の作動により、電解液は電解液槽３から抜かれて第１の電解槽２Ａの中間室２ｂに送られ、この中間室２ｂから第２の電解槽２Ｂの中間室、第３の電解槽２Ｃの中間室を通って再び電解液槽３に戻される循環系が構成される。
また、開閉弁７０２の開弁により、減圧弁７００で所定の圧力に低減された水道水が第１の電解槽２Ａ，第２の電解槽２Ｂおよび第３の電解槽２Ｃの各アノード室２ａ，２ａ，２ａに供給される。
【００３２】
各電解槽２Ａ，２Ｂ，２Ｃではアノード電極２ｅとカソード電極２ｆ間に電解電圧が印加されるため、電解質を含む水は前述したように電気分解され、純水はアルカリ性イオン水となって前記循環系により貯槽４に戻され、さらにそれが循環ポンプＰ２により第１の電解槽２Ａないし第３の電解槽２Ｃのカソード室２ｃに順次再び供給されつつ電気分解される操作が反復される。それにより、アルカリ性イオン水は繰返し電解電圧の印加を受けてｐＨが上昇する。
一方、第１ないし第３の電解槽２Ａ，２Ｂ，２Ｃの各アノード室２ａを通過するように供給されている水道水は電気分解によって酸性水となり、酸性水取出し配管１０，１０，１０によって連続的に外部に取り出される。
【００３３】
前記製造中のアルカリ性イオン水のｐＨ値は、貯槽４に設けられているｐＨ測定器４１により連続的に測定される。その信号はｐＨメータ１２に送られて逐次表示されるとともに、ｐＨメータ１２からコントローラ１１１に入力され、レベルが比較判断される。いま、ｐＨメータ１２における設定値がたとえばｐＨ１２．５である場合には、このｐＨ値に達したことが判断されるまで貯槽４と前記第１ないし第３の電解槽２Ａ，２Ｂ，２Ｃのカソード室２ｃ間でアルカリ性イオン水は繰り返し循環され、その間電解電圧が繰り返し印加される操作が継続される。
また、製造中における電解液槽３の電解液の量は、電解液槽３のレベルスイッチ３１により常時検出され、この信号がコントローラ１１１に入力されることにより、適正か否かが判断される。電解液の量が所定の量以下となったときには、循環ポンプＰ１の作動、電解電流の供給が停止される。
【００３４】
同時に、製造中における各電解槽２Ａ，２Ｂ，２Ｃの温度は温度センサー２１により逐次検出されてコントローラ１１１に入力され、あらかじめ設定した温度と比較される。設定温度がたとえば６０℃であるとすると、温度センサー２１により検出された温度が６０℃温度以下であれば、運転が持続され、６０℃を越える温度となったときには電解電流の供給が停止される。
本発明においては、第１の電解槽２Ａのカソード室２ｃで生成されたアルカリ性イオン水そのものを第２の電解槽２Ｂのカソード室２ｃに供給して電解電圧を印加し、さらに第２の電解槽２Ｂで生成されたアルカリ性イオン水そのものを第３の電解槽２Ｃのカソード室２ｃに供給して電解電圧を印加する。このため、アルカリ性イオン水は効率よくカチオンが蓄積されてｐＨ値が上昇する。
【００３５】
これが希望する設定ｐＨ値たとえばｐＨ１２．５にし、その信号がｐＨ測定器４１からｐＨメータ１２およびコントローラ１１１に入力されると、コントローラ１１１から信号が送出され、循環ポンプＰ２の駆動が停止され、電解電流の供給も停止され、かつ供給配管部７０の開閉弁７０２が閉弁される。
循環ポンプＰ２の駆動停止により、アルカリ性イオン水の循環が停止されるため、所定量生成された高いｐＨ値のアルカリ性イオン水は、貯槽４に貯水される。また、各電解槽２Ａ，２Ｂ，２Ｃのアノード室への水道水の供給も停止され、電極による電気分解も停止される。
【００３６】
以上の状態が確認されると、コントローラ１１１からの信号により、採水ポンプＰ３が駆動する。それにより、貯槽４に貯水されている高ｐＨ値のアルカリ性イオン水は、取出し系９を通って外部に取り出される。この取出し量はフロートスイッチ４０で検出され、所望量の取出しによりフロートスイッチ４０がオフとなると、コントローラ１１１からの信号で採水手段９００の駆動が停止される。これに続いて、補給弁５１が開弁し、それにより、純水製造装置から純水が貯槽４に補給される。そして、フロートスイッチ４０がオンになると、補給弁５１がオフとされ、これで貯槽４には純水で稀釈されたアルカリ性イオン水（循環用貯槽４からアルカリ性イオン水の全量を取り出した場合には純水）が定量蓄えられる。
そして、この状態になると最初のステップに戻り、再びアルカリ性イオン水の製造が開始される。以後、前記工程が繰返されることにより自動的に強アルカリ性のイオン水が間欠的に、また酸性水が連続的に製造される。
【００３７】
本発明においては、アルカリ性イオン水の貯槽４と循環ポンプＰ２を使用して、生成アルカリ性イオン水を第１の電解槽２Ａないし第３の電解槽２Ｃのカソード室２ｃに循環供給しつつ、それぞれ電解電圧を印加する。したがって、電解時間を任意に調整するだけで、ｐＨ値が１２．０を越え酸化還元電位が−８００ｍＶを越えるような非常に高いアルカリ性イオン水をごく短時間で製造することができる。
また、貯槽４に蓄えた定量のアルカリ性イオン水を循環してカチオンを蓄積し高ｐＨ化するため、電解液の濃度変化、液温変化に基づく電解電流の変化の影響を受けず、したがって、ｐＨ値のバラツキの少ない精度のよいアルカリ性イオン水を製造することができる。
【００３８】
本発明においては、純水を使用しても、それは貯槽４にのみ供給され、酸性水が生成されるアノード室側には純水でなく工業用水、水道水、井戸水など安価な水を供給すればよいので経済的である。
また、希望するｐＨ値のアルカリ性イオン水の取出し後、その減量した分の原料水を貯槽４に補給し、常に定量の生成アルカリ性イオン水を循環ポンプＰ２により貯槽４と第１ないし第３の電解槽２Ａ，２Ｂ，２Ｃの各カソード室２ｃとの間で循環させることから、電解槽は小型、低容量なもので足りる。したがって、付帯する電解液槽３もコンパクトなものでよくなり、比較的コンパクトな装置でアルカリ性イオン水を多量に製造することができる。
本発明により製造されるアルカリ性イオン水は、ｐＨ１２．０を越える高いｐＨ値を有しているため、除菌効果に加えてすぐれた洗浄効果が得られ、同時に連続生成される酸性水もｐＨ２．７以下の酸性水であるため、電解によって生ずる次亜塩素酸の効果により殺菌、消毒、消臭の各作用が発揮される。
【００３９】
図示するものはあくまでも本発明のいくつかの例であり、これに限定されるものでないことはもとよりである。
第１態様において電解槽の数は３基であるが、２基でもよいし、あるいは４基以上でもよい。第２態様において、電解槽の数は２基であるが、３基以上でもよい。
第１態様において、アルカリ性イオン水の原料水補給系５として純水製造装置を使用した場合、酸性水製造用原料水の供給系７と独立した配管としてもよい。
原料水補給系５は外部の純水製造装置で別途製造した純水を充填したタンク型ないしボンベ型の純水貯槽を用いることもできる。この場合には、該純水貯槽を重力落下式かあるいはポンプ類を使用してアルカリ性イオン水の循環用貯槽４に供給すればよい。
本発明においては、前述のようにアルカリ性イオン水製造のための原料水として水道水を使用することもできる。この場合には、電解槽２Ａ，２Ｂ，２Ｃに対する酸性水製造用の原料水の供給系７から分岐し、そのまま補給弁を介して貯槽４に導けばよい。
【００４０】
次に本発明により電解イオン水を製造した具体例を示す。
実施例１
電解槽を３基直列に順次接続して図１に示す多段システムとし、このシステムを用いてアルカリ性イオン水の製造を行なった。
第１ないし第３の電解槽としては、中央に容量６０ｍlの電解液室を、左右に容量７５ｍlずつのアノード室２ａとカソード室２ｃを有する３槽式のものを使用した。電解液槽は容量１０lの塩化ビニール製の容器を使用した。アルカリ性イオン水の貯槽は容量３０lの塩化ビニール製の容器を使用した。純水製造手段は、イオン交換樹脂を装填した樹脂容量５l、純水製造能力９５０l／Ｃの純水製造装置を使用した。
【００４１】
電解液循環ポンプは毎分吐出量６lのマグネットポンプを使用し、アルカリ性イオン水循環ポンプは毎分吐出量６lのマグネットポンプを使用し、アルカリ性イオン水の採水ポンプは毎分吐出量１０lのマグネットポンプを使用した。
製造に先立って、電解液槽に８lの２０％塩化ナトリウム溶液を収容し、貯槽に純水製造装置で作った２０lの純水を収容した。
【００４２】
製造時には、循環ポンプを駆動して貯槽から純水（以後は生成アルカリ性イオン水）を１l／分の流速で第１の電解槽から第３の電解槽の各カソード室に順次循環供給しながら、第１の電解槽から第３の電解槽の各アノード室に水道水を０．５l／分の流速で供給し、かつまた、電解液循環ポンプを駆動して電解液槽から２０％塩化ナトリウム溶液を１l／分の流速で第１の電解槽から第３の電解槽の各電解液室に順次供給した。そして、それぞれの電解槽のカソード電極とアノード電極の間に１２Ｖの電解電圧を印加した。
【００４３】
連続１時間電圧印加して得られたアルカリ性イオン水はｐＨ１２．３、酸化還元電位は−８５０ｍＶであった。各アノード室から取り出された酸性水は３０l従って合計９０lで、おのおのｐＨ２．６であった。前記ｐＨ１２．３のアルカリイオン水を第１イオン水と称す。
また、連続１.７時間電圧印加して得られたアルカリ性イオン水はｐＨ１２．５、酸化還元電位は−９３０ｍＶであった。各アノード室から取り出された酸性水は５１l（合計１５３l）で、ｐＨ２．６であった。ｐＨ１２．５のアルカリイオン水を第１イオン水と称す。以上の結果から、短時間でｐＨ１２．０を越える強アルカリ性イオン水を製造できることがわかる。
電圧印加時間を連続０．５時間としたところ、得られたアルカリ性イオン水（これを比較イオン水と称する）は、ｐＨ１２．０、酸化還元電位は−６２０ｍＶであった。
【００４４】
なお、前記装置を使用して、よりｐＨ値の高いアルカリ性イオン水を製造してみた。前記条件において、連続６時間の電圧印加を行なった結果、ｐＨ１３．４、酸化還元電位−１２００ｍＶの超アルカリ性イオン水が得られた。
【００４５】
次に製造されたアルカリ性イオン水の性能試験を行なった。
〔洗浄試験結果〕
冷延鋼板（ＳＰＣＣ−ＳＤ）、１５０ｍｍ×７０ｍｍ×０．８ｍｍの試験片に防錆油（成分動植物系の油）を刷毛塗りで塗布し、温度２５℃、湿度５０％の室内に放置した。２４時間後、試験片を水平に保ちながら、第２イオン水（ｐＨ１２．５）と従来イオン水（ｐＨ１１．５）を５分間スプレーし、試験片からの油の除去率から洗浄力を判定した。
その結果、第２イオン水の場合、油の除去率は１００％、従来イオン水の油の除去率は５０％であった。
【００４６】
〔除菌試験結果〕
１）大腸菌について
第２イオン水と比較イオン水を検体（試験液）として使用し、大腸菌の菌液を添加し、経時的に試験液の生菌数を測定した。
試験菌は、Escherichia coil ATCC 43895(大腸菌，血清型Ｏ１５７：Ｈ７，ベロ毒素ＩおよびＩＩ型産生株）を使用した。
菌液としては、肉エキスを０．２％添加した普通ブイヨン培地で３５℃、１０〜２４時間培養した試験菌の培養液を使用した。
試験操作は、検体１０ｍlに菌液を１ｍl加えて混合した。２０℃で３０秒、１分間および５分間作用させた後、これら各々の１ｍlをＳＣＤＬＰ培地９ｍlにそれぞれ添加し、生菌数を測定した。生菌数はＳＣＤＬＰＡ培地を用いた寒天平板培養法（３５℃、４８時間培養）により測定した。なお、対照として滅菌精製水についても同様に試験した。作用時間は５分間とした。
その結果を下記表１に示す。
【００４７】
【表１】

【００４８】
この表１から本発明のアルカリ性イオン水は極めて除菌効果が高いことがわかる。また、ｐＨ１２．０の比較イオン水は除菌効果が乏しく、このことから、ｐＨ１１．５の従来イオン水はさらに除菌効果が劣ることが明確である。
【００４９】
２）緑膿菌、サルモネラ菌、黄色ブドウ球菌について
第１イオン水、第２イオン水および比較イオン水を検体（試験液）として使用し、緑膿菌、サルモネラ菌、黄色ブドウ球菌の菌液を添加し、２０℃で保存し、経時的に試験液の生菌数を測定した。
試験菌は、Pseudomonas aerugininosa IFO 13275(緑膿菌)、Salmonellaenteritidis IFO 3313(サルモネラ菌)、Staphylococcus aureus IFO 12732(黄色ブドウ球菌)を使用した。
菌液としては、試験菌を肉エキスを０．２％添加した普通ブイヨン培地に接種し、３５℃、１０〜２４時間培養して得られた培養液を使用した。
試験操作は、検体１０ｍlに菌液を１ｍl加えて混合した。２０℃で保存した。次に、３０秒、５分間および１５分間作用させた後、これら各々の１ｍlをＳＣＤＬＰ培地９ｍlにそれぞれ添加し、生菌数を測定した。生菌数は、ＳＣＤＬＰＡ培地を用いた混釈平板培養法（３５℃、４８時間培養）により生菌数を測定した。なお、対照として滅菌精製水についても同様に試験した。作用時間は１５分間とした。
その結果を表２に示す。
【００５０】
【表２】

【００５１】
この表２から、第１イオン水及び第２イオン水の除菌効果が高く、これに対して、比較イオン水は除菌効果が低いことがわかる。従来イオン水は、比較イオン水よりもｐＨ値が低いので、さらに除菌効果が劣ることは明確である。
【００５２】
実施例２
電解槽を２基使用し、図２のシステムを作って電解イオン水を製造した。
各電解槽は、片方に容量１００ｍlのアノード室を、他方に容量１０５ｍlのカソード室を有する２槽式のものを使用した。電解液槽は容量１０lの塩化ビニール製の容器を使用した。アルカリ性イオン水の貯槽は容量３０lの塩化ビニール製の容器を使用した。電解液補給ポンプは毎分吐出量３．２ｍlのダイヤフラムポンプを使用し、アルカリ性イオン水の循環ポンプは毎分吐出量６lのマグネットポンプを使用し、アルカリ性イオン水の採水ポンプは毎分吐出量１０lのマグネットポンプを使用した。
製造に先立って、電解液槽に８lの２０％塩化ナトリウム溶液を収容し、循環用貯槽には、０．１３％塩化ナトリウム溶液を収容した。
【００５３】
製造時には、循環ポンプを駆動して貯槽から前記電解液（以後は生成アルカリ性イオン水）を１l／分の流速で第１電解槽と第２電解槽の各カソード室に順次循環供給しながら、第１電解槽と第２電解槽の各アノード室に電解液補給ポンプにより毎分３．２ｍlの２０％塩化ナトリウム溶液を添加した水道水を０．５l／分の流速で供給した。そして、第１電解槽と第２電解槽の各カソード電極とアノード電極の間に３０Ｖの電解電圧を印加した。
その結果、連続６．５時間電圧印加して得られたアルカリ性イオン水はｐＨ１２．３、酸化還元電位は−８５０ｍＶであった。各アノード室から取り出された酸性水は１９５l（合計３９０l）で、ｐＨ２．６であった。また、連続１０時間電圧印加して得られたアルカリ性イオン水はｐＨ１２．５、酸化還元電位は−９３０ｍＶであった。各アノード室から取り出された酸性水は３００l（合計６００l）で、ｐＨ２．６であった。
以上の結果から、比較的短時間でｐＨ１２．０を越える強アルカリ性イオン水を製造できることがわかる。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明した本発明の請求項１，２によれば、カソード室で生成したアルカリ性イオン水を電解液として使用し、カソード室に再び供給して電解する操作を反復する循環電解方式であるため、低電圧、低電流の条件でも、電解電圧の印加時間を調整することにより、ｐＨが１２．０を大きく越える強アルカリ性イオン水を安定して製造することができ、しかも、電解槽を複数基直列に使用し、カソード室で生成されたアルカリ性イオン水のカソード室への供給は、最上流の電解槽のカソード室から取り出されたアルカリ性イオン水を下流の電解槽のカソード室に順次供給し、最下流の電解槽のカソード室から取り出したアルカリ性イオン水を電解槽の外部に設けた貯槽に収容しつつポンプによって最上流の電解槽のカソード室に送りこむ循環系により行われるので、効率よく、短時間で高いｐＨ値のアルカリ性イオン水を製造することができるというすぐれた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による電解イオン水の製造方法の第１態様を概略的に示す説明図である。
【図２】本発明による電解イオン水の製造方法と装置の第２態様を概略的に示す説明図である。
【図３】本発明における制御系を示す説明図である。
【符号の説明】
２Ａ，２Ｂ，２Ｃ電解槽
２ａアノード室
２ｂ中間室
２ｃカソード室
２ｄ，２ｄ’ 隔膜
２ｇ隔膜
３電解液槽
４貯槽
５補給系
６電解液供給系
６ａ循環系
７酸性水製造用の原料水の供給系
８ａアルカリイオン水の循環系[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to electrolytic ionic water, and more particularly to a method for producing strongly alkaline ionic water suitable as a cleaning agent or a disinfectant.
[0002]
[Prior art]
Alkaline water produced by electrolysis of water, ie alkaline ionic water, is known. As a device or method for producing such alkaline ionized water, a continuous method for producing alkaline water by continuously supplying an electrolytic solution to an electrolytic cell is conventionally known. The prior art is roughly classified into the following two types.
One of them is an electrolytic chamber in which an electrolyte chamber is divided into two diaphragms so that an anode chamber and a cathode chamber are provided on the left and right sides, and electrodes are provided in the anode chamber and the cathode chamber, respectively. And a supply pipe for tap water or pure water from the outside are connected to the inlet side of the cathode chamber, an acid water extraction pipe is connected to the outlet side of the anode chamber, and an alkaline ion water extraction pipe is connected to the outlet side of the cathode chamber Is connected. An electrolyte bath is provided outside, and the discharge side thereof and the inlet side of the electrolyte chamber are connected via a circulation pump so that the electrolyte is circulated and supplied to the electrolyte chamber.
[0003]
The other one uses an electrolytic cell in which the interior of the cell is divided into an anode chamber and a cathode chamber by a single diaphragm, and an electrolyte supply pipe is connected to each inlet side of the anode chamber and the cathode chamber, An acidic water extraction pipe is connected to the outlet side of the anode chamber, and an alkaline water extraction pipe is connected to the outlet side of the cathode chamber.
These prior arts are systems in which alkaline ionized water and acidic water are collected at the same time while continuously supplying an electrolytic solution to the electrolytic cell, so that it is possible to produce a large amount of such water, but the following problems was there.
[0004]
First, it is difficult to produce alkaline ionized water having a high pH value without problems. That is, when a two-tank electrolytic cell is used, the electrolytic solution is continuously discharged from the outlet through the passage-shaped cathode chamber. Therefore, the time during which the electrolytic voltage is applied to the electrolytic solution is between the electrodes. It will be a very short time during passing. In addition, the type using a three-tank electrolytic cell is to electrolyze the electrolyte in the central electrolyte chamber and transfer cations through the diaphragm to the water in the cathode chamber to generate alkaline ionized water. Since the supplied raw water (tap water or pure water) is continuously discharged from the outlet of the cathode chamber through the passage-shaped cathode chamber, the raw water is charged from the electrolyte through the diaphragm only for a very short time after passing through the electrode. Does not migrate.
Therefore, in any type, the pH value of the alkaline ionic water produced is low. For this reason, although it is possible to produce alkaline ionic water that can be used for beverages, it is difficult to produce water having a high pH value that is effective as a cleaning agent or a disinfectant.
[0005]
As a countermeasure, when the concentration of the electrolytic solution is increased, an electrolytic solution containing a high concentration of chloride ions is electrolyzed, so that a problem arises in that a large amount of irritating odor gas is generated on the anode chamber side. As another measure, if the supply amount of tap water or pure water is reduced, the electric energy of the electrolysis changes to thermal energy and the temperature of the electrolyte rises. become unable. Therefore, even when a three-tank electrolytic cell that can use a high concentration electrolyte solution is used, the pH value of alkaline ionized water that can be industrially produced was 12.0 or less.
Secondly, when pure water is used as raw material water in consideration of the quality of alkaline ionized water using a three-tank electrolytic cell, this pure water is also used for the production of acidic by-product water. become. Since pure water is relatively expensive water from which anions and cations have been removed, the production cost of alkaline ionic water increases.
Third, the pH value of the generated alkaline ionized water varies greatly, and it is difficult to produce alkaline water having a constant pH value without variation. That is, in the prior art, the electrolytic current changes due to the change in the concentration of the electrolytic solution and the change in the liquid temperature, so that it becomes alkaline ionic water with a high pH value in summer and winter, or alkaline ionic water with a low pH value. The variation becomes larger.
[0006]
As a production format of alkaline ionized water, there is a batch method in addition to the continuous method described above. In this method, alkaline ionized water is generated by performing electrolysis for a certain period of time in a state where the electrolytic solution is stored in the electrolytic cell, and the obtained alkaline ionized water is taken out from the electrolytic cell, and then the electrolytic solution is again put in the electrolytic cell. The operation of electrolyzing for a certain period of time is performed.
In this prior art, an electrolytic voltage is applied in a state where the electrolytic solution is stored in the tank. Therefore, by setting the voltage application time arbitrarily, alkaline ionized water having a higher pH value than that of the continuous type is produced. be able to. However, since the volume of the cathode chamber and the anode chamber of the electrolytic cell is fixed, the ratio of the production amount of alkaline ionized water and acidic water cannot be changed arbitrarily, and the pH value of alkaline ionized water and acidic water is Each can not be set freely, in order to produce a large amount of alkaline ionized water and acidic water, the electrolytic cell for storing the electrolyte and the equipment attached to it must be enlarged, and the entire apparatus is enlarged. There is a difficulty in the point.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a novel electrolytic ionic water capable of stably and efficiently mass-producing alkaline ionic water having strong alkalinity with a pH exceeding 12.0 and little fluctuation in pH value in a very short time. It is to provide a manufacturing method.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the electrolytic ionic water production method (first method) of the present invention provides an electrolytic voltage between a cathode electrode and an anode electrode inside an electrolytic cell while continuously supplying an aqueous solution containing an electrolyte to the electrolytic cell. The alkaline ionized water is generated in the cathode chamber by applying, and the generated alkaline ionized water is supplied to the cathode chamber again, and the operation of applying an electrolysis voltage is repeated to accumulate cations, and the pH of the alkaline ionized water is increased. A method of increasing the value, wherein a plurality of three-cell type electrolytic cells having a cathode chamber, an intermediate chamber and an anode chamber separated by a pair of diaphragms are used in series, and the anode chamber of each electrolytic cell is acidic. Raw material water for water production is supplied, and the electrolytic solution is circulated and supplied to the intermediate chamber of each electrolytic cell. The cathode chamber of the alkaline ionized water generated in the cathode chamber Supply the alkaline ionized water extracted from the cathode chamber of the most upstream electrolytic cell to the cathode chamber of the downstream electrolytic cell sequentially, and the alkaline ionized water extracted from the cathode chamber of the most downstream electrolytic cell to the electrolytic cell. It is characterized in that it is carried out by a circulation system that is sent to the cathode chamber of the most upstream electrolytic cell by a pump while being accommodated in a storage tank provided outside.
[0009]
Moreover, the electrolytic ionic water production method (second method) of the present invention applies an electrolytic voltage between the cathode electrode and the anode electrode inside the electrolytic cell while continuously supplying an aqueous solution containing an electrolyte to the electrolytic cell. The alkaline ionized water is generated in the cathode chamber, and the generated alkaline ionized water is supplied again to the cathode chamber and an operation of applying an electrolysis voltage is repeated to accumulate cations, thereby increasing the pH value of the alkaline ionized water. A method for producing alkaline ionized water by using a plurality of two-cell type electrolytic cells having a cathode chamber and an anode chamber separated by a diaphragm in series, and supplying an electrolytic solution to the anode chamber of each electrolytic cell. Electrolyte is used as raw material water, and alkaline ion water generated in the cathode chamber is supplied to the cathode chamber of the most upstream electrolytic cell. The alkaline ionized water extracted from the cathode is sequentially supplied to the cathode chamber of the downstream electrolytic cell, and the alkaline ionized water extracted from the cathode chamber of the most downstream electrolytic cell is accommodated in a storage tank provided outside the electrolytic cell, and is supplied to the uppermost stream by a pump. It is characterized by being carried out by a circulation system that feeds into the cathode chamber of the electrolytic cell.
[0010]
[Action]
According to the first method and the second method, since the alkaline ionized water generated in the cathode chamber is used as an electrolytic solution and the operation of repeating the electrolysis by supplying again to the cathode chamber and performing electrolysis, the low voltage, the low Even under current conditions, by adjusting the application time of the electrolysis voltage, strongly alkaline ionized water having a pH greatly exceeding 12.0 can be stably produced.
In addition, since the present invention raises the pH by circulating and using alkaline ionized water generated in the cathode chamber as an electrolyte, it is possible to produce high quality alkaline ionized water with little variation in pH value. Of course, as in the case of the conventional continuous method, the ratio of the generated amount of alkaline ionic water and acidic water can be arbitrarily changed, and the pH value of alkaline ionic water and acidic water can be set freely. be able to.
[0011]
In addition, the present invention uses a plurality of electrolytic cells in series, and the supply of alkaline ion water generated in the cathode chamber to the cathode chamber is the downstream of the alkaline ion water extracted from the cathode chamber of the most upstream electrolytic cell. Circulation that supplies alkaline ionized water, which is sequentially supplied to the cathode chamber of the electrolytic cell, and taken out from the cathode chamber of the most downstream electrolytic cell, to the cathode chamber of the uppermost electrolytic cell while being stored in a storage tank provided outside the electrolytic cell. Since it is carried out by the system, alkaline ionized water having a high pH value can be produced efficiently and in a short time.
Other features and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description. However, the present invention is not limited to the configurations shown in the embodiments as long as the basic features of the present invention are provided.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 shows an outline of a first embodiment of a method for producing electrolytic ionic water according to the present invention.
2A, 2B, and 2C are a plurality (three in the illustrated example) of electrolytic cells arranged in series, and each electrolytic cell 2A, 2B, and 2C has an intermediate chamber 2b to be an electrolyte chamber at the center. And having a diaphragm (anion exchange membrane) 2d for forming the anode chamber 2a on one side of the intermediate chamber 2b and a diaphragm (cation exchange membrane) 2d 'for forming the cathode chamber 2c on the other side. The anode chamber 2a and the cathode chamber 2c are respectively provided with an anode electrode 2e and a cathode electrode 2f facing each other, and the anode electrode 2e and the cathode electrode 2f are connected to a DC power supply device.
[0013]
A raw water supply system 7 for producing acidic water is connected to the anode chamber 2a of the first electrolytic cell 2A, and raw water for producing acidic water (water selected from industrial water, tap water, well water, etc.) is used. It leads to the anode chamber 2a. A supply system 7a branched from the supply system 7 is connected to the anode chamber 2a of the second electrolytic cell 2B. Similarly, the anode chamber 2a of the third electrolytic cell 2C is branched from the supply system 7. The supply system 7b is connected.
The supply system 7 has a pressure reducing valve 700 for adjusting the water pressure to a predetermined pressure on the upstream side, and a flow control valve 701 of a manual operation type or an electromagnetic operation type and a flow control valve 701 at the time of operation stop. An electromagnetic on-off valve 702 is provided to stop the supply of the raw material water to the anode chamber 2a of the electrolytic cells 2A, 2B, 2C.
Acid

water extraction systems

10, 10, and 10 are connected to the outlet sides of the first electrolytic cell 2A or the final electrolytic cell 2C, respectively. These acidic water take-out systems are led independently or collectively downstream, and led to acidic water storage tanks. The take-out system may have a water sampling device such as a pump in the pipe.
[0014]
A single electrolytic solution tank 3 is arranged outside the electrolytic cells 2A, 2B, and 2C, and the electrolytic solution is stored therein. A pump P1 is attached to the electrolytic solution tank 3, and a supply pipe 60 is connected to the discharge side of the pump P1, and the other end of the supply pipe 60 is connected to the inlet of the intermediate chamber 2b of the first electrolytic tank 2A. By being connected, the electrolytic solution is continuously supplied.
An electrolyte discharge pipe 61 ′ is connected to the outlet of the intermediate chamber 2b, and the electrolyte discharge pipe 61 ′ is connected to the inlet of the intermediate chamber 2b of the second electrolytic cell 2B. The electrolyte discharge pipe 61 ′ of the intermediate chamber 2 b is connected to the inlet of the intermediate chamber 2 b of the final electrolytic tank 2 C, and the electrolyte discharge pipe 61 on the outlet side of the intermediate chamber 2 b is connected to the electrolyte tank 3. Thereby, the circulation system 6a of the electrolytic solution is constituted.
An electromagnetic pump is suitable as the pump P1. The electrolytic solution tank 3 is provided with a level switch 31 for driving and controlling the pump P1.
[0015]
Here, the “electrolytic solution” refers to a liquid that is electrolyzed into cations and anions upon application of an electrolytic voltage. In the first aspect, a saturated solution of sodium chloride can be used as the electrolytic solution. However, 10-30% sodium chloride solution is generally used because of pumping and the like. In order to prevent the deposition of calcium ions and magnesium ions, the sodium chloride solution added with 1 to 5% sodium citrate may be used.
[0016]
On the other hand, a single alkaline ionized water storage tank (circulation storage tank) 4 having a relatively larger volume than the electrolytic solution tank 3 is installed outside the plurality of electrolytic tanks 2A, 2B, 2C. A circulation system 8a is formed between the

cathode chambers

2c, 2c, and 2c of the electrolytic cells 2A, 2B, and 2C by a pipe having the circulation pump P2.
That is, first, the

cathode chambers

2c, 2c, and 2c of the first electrolytic cell 2A, the second electrolytic cell 2B, and the third electrolytic cell 2C are connected in series by

pipes

810 and 811, respectively. 4, the upper part is connected to the extraction pipe 81 of the cathode chamber 2c of the third electrolytic cell 2C, and the bottom side is connected to the suction side of the circulation pump P2 by the pipe 80, and the discharge side of the circulation pump P2 is the pipe 82 is connected to the feeding side of the cathode chamber 2c of the first electrolytic cell 2A. An electromagnetic pump is suitable as the circulation pump P2.
The bottom side of the storage tank 4 has an extraction system 9 for alkaline ionized water having a desired pH value, and the extraction system 9 has a water sampling means 900. The water sampling means 900 is optional such as a valve or a pump.
[0017]
A raw water supply system 5 for alkaline ionized water is connected to the storage tank 4, and the supply system 5 has an electromagnetic supply valve 51 for adjusting the amount of water in the storage tank 4. The raw material water for the alkaline ionized water may be tap water. However, from the viewpoint of the quality of the alkaline ionized water produced and the maintenance of the apparatus, water from which cations and anions have been removed, that is, pure water is preferred. In addition, when pure water is used, the concentration of hydroxide ions becomes high, and it is advantageous in that water having a high pH value can be produced although it is slightly.
When the raw water is pure water, pure water supply means is connected to the replenishment system 5. As an example, a cartridge-type pure water producing apparatus in which an ion exchange resin is exchangeably filled in a container can be cited. In this case, the pure water production apparatus is connected to a feed water supply system for producing pure water on the intake side. When the raw water is tap water or well water, the raw material for producing acidic water is used. It may be connected to a water supply system 7.
[0018]
In producing the alkaline ionized water in the first embodiment, the raw water for producing acidic water is supplied from the supply systems 7, 7a, 7b to the anode chambers 2a of the electrolytic cells 2A, 2B, 2C, respectively, and the first electrolytic cell The electrolyte solution is circulated and supplied to the intermediate chamber 2b of the 2A to 3C electrolytic cells 2C by the electrolytic solution circulation system 6a, and the raw material water of alkaline ionized water previously stored in the storage tank 4 is supplied by the circulation pump P2. The electrolytic cells are sequentially supplied to the cathode chambers 2c of the first electrolytic cell 2A to the third electrolytic cell 2C, and an electrolytic voltage is applied between the anode electrode 2e and the cathode electrode 2f of each electrolytic cell in this state.
As a result, the electrolytic solution is electrolyzed, and anions (chlorine ions) are transferred to the anode chamber 2a through the diaphragm 2d, and cations (sodium ions) are transferred to the cathode chamber 2c through the diaphragm 2d ′. As a result, the water on the anode chamber side becomes acidic, the water on the cathode chamber side becomes alkaline, and alkaline ionized water is generated in the cathode chamber 2c.
[0019]
As described above, by electrolysis in the first electrolytic cell 2A, the alkaline ionized water generated in the cathode chamber 2c is supplied to the cathode chamber 2c of the second electrolytic cell 2B through the pipe 810. The second electrolyzer 2B is electrolyzed in the same manner, and cations are accumulated in the alkaline ionized water.
The alkaline ionized water is supplied to the cathode chamber 2c of the third electrolytic cell 2C through the pipe 811 and electrolyzed again in the third electrolytic cell 2C, so that cations are further accumulated in the alkaline ionized water.
The alkaline ionized water thus generated in the most downstream electrolytic cell 2C is discharged from the cathode chamber 2c to the storage tank 4 through the piping 81, and is supplied again to the cathode chamber 2c of the first electrolytic cell 2A through the piping 82 by the circulation pump P2. Electrolysis is again performed by the anode electrode 2e and the cathode electrode 2f. This operation is repeated in the second electrolytic cell 2B and the third electrolytic cell 2C.
[0020]
Since the alkaline ionized water thus generated in the cathode chamber 2c is circulated and supplied to the cathode chamber 2c as an electrolytic solution, and electrolysis is performed by repeatedly applying an electrolytic voltage, cations are accumulated in the alkaline ionized water in the cathode chamber 2c. As the time elapses, the pH value increases. Moreover, the present invention circulates and supplies alkaline ionized water sequentially generated in the cathode chambers 2c of the plurality of electrolytic cells 2A, 2B, and 2C as an electrolytic solution, and repeatedly applies an electrolytic voltage to perform electrolysis. In addition, cations are accumulated in alkaline ionized water, and alkaline ionized water having a high pH value can be efficiently produced.
In this way, the electrolytic voltage is continuously applied for a predetermined time, and when the target pH value is reached, alkaline ionized water is taken out by operating the water sampling means 900.
On the other hand, the water supplied so as to pass through the anode chamber 2a of each electrolytic cell 2A, 2B, 2C becomes acidic water by electrolysis and is continuously taken out to the outside by the acidic

water extraction system

10, 10, 10. .
[0021]
FIG. 2 shows an outline of a second embodiment of the method for producing electrolytic ionic water according to the present invention, in which a plurality of (two are used in the figure) electrolytic cells 2A ′ and 2B ′ are arranged in series. ing. Each electrolytic cell 2A ′, 2B ′ has a diaphragm (ion exchange membrane) 2g at the center of the cell body, and an anode chamber 2a is defined on one side and a cathode chamber 2c is defined on the other side with the diaphragm 2g as a boundary. ing. The anode chamber 2a and the cathode chamber 2c are respectively provided with an anode electrode 2e and a cathode electrode 2f facing each other, and the anode electrode 2e and the cathode electrode 2f are connected to a DC power supply device.
An electrolytic solution supply system 6 is connected to the anode chamber 2a of the first electrolytic cell 2A ′ so as to guide the electrolytic solution to the anode chamber 2a. An electrolyte supply system 6a branched from the electrolyte supply system 6 is connected to the anode chamber 2a of the second electrolytic cell 2B ′. In this example, the electrolyte solution supply system 6 has an electrolyte solution supply pipe 3a connected via a valve 32 upstream of the branched electrolyte solution supply system 6a, and the electrolyte solution supply tube 3a is connected via an electrolyte solution supply pump 3b. And connected to the electrolytic solution tank 3.
[0022]
Therefore, the

anode chambers

2a and 2a are supplied with an electrolyte solution obtained by adding an electrolyte solution of a desired concentration (for example, a 10-30% sodium chloride solution) to the raw water. Tap water can also be used as the electrolyte. In this case, tap water may be supplied from the electrolyte supply system 6 by closing the valve 32. In addition, acidic

water extraction systems

10 and 10 are connected to other portions of the

anode chambers

2a and 2a of the electrolytic cells 2A ′ and 2B ′. These acidic water take-out

systems

10 and 10 are led independently or gathered downstream and led to acidic water storage tanks. The take-out system may have a water sampling device such as a pump in the pipe.
[0023]
On the other hand, an alkaline ionized water storage tank (circulation storage tank) 4 is installed outside the electrolytic cell 2, and the cathode chambers 2c of the first electrolytic cell 2A ′ and the second electrolytic cell 2B ′. Are connected in series by a pipe 810, and a circulation system 8a is constituted by the pipe having the storage tank 4 and the circulation pump P2.
That is, the storage tank 4 has an upper portion connected to the extraction pipe 81 of the cathode chamber 2c of the second electrolytic cell 2B ′ and a bottom side connected to the suction side of the circulation pump P2 by the pipe 80. The discharge side is connected to the feed side of the cathode chamber 2c of the first electrolytic cell 2A ′ by a pipe 82.
And the bottom side of the storage tank 4 has the extraction system 9a of the alkaline ionized water of desired pH value, and has the water sampling means 900 in the extraction system 9a. The water sampling means 900 is optional such as a valve or a pump.
In addition, a replenishment system 5 ′ for alkaline ionized water is connected to the storage tank 4. The raw material water of the alkaline ionized water in the second embodiment is an electrolytic solution, for example, a 0.1 to 0.2% sodium chloride solution is used.
The replenishment system 5 ′ is for replenishing raw material water in order to generate alkali ion water in the next cycle after the alkali ion water having a desired pH value is taken out by the water sampling means 900.
[0024]
In producing the alkaline ionized water in the second embodiment, the electrolytic solution is continuously supplied from the electrolytic

solution supply systems

6 and 6a to the anode chamber 2a of the first electrolytic cell 2A ′ and the second electrolytic cell 2B ′. The raw water stored in advance in the storage tank 4 is sequentially supplied to the cathode chamber 2c of the first electrolytic tank 2A ′ and the second electrolytic tank 2B ′ by the circulation pump P2, and in this state, the anode electrode 2e and the cathode of each electrolytic tank An electrolytic voltage is applied between the electrodes 2f.
[0025]
As a result, the electrolytic solution is electrolyzed, and the anion (chlorine ion) is transferred to the anode chamber side and the cation (sodium ion) is transferred to the cathode chamber side through the diaphragm 2g, whereby the anode chamber side becomes acidic. The side becomes alkaline, and alkaline ionized water is generated in the cathode chamber 2c.
The alkaline ionized water is supplied to the cathode chamber 2c of the second electrolytic cell 2B ′ through the pipe 810. Electrolysis is similarly performed in the second electrolytic cell 2B ′, and cations are accumulated in the alkaline ionized water. The alkaline ionized water is discharged from the cathode chamber 2c of the second electrolytic cell 2B ′ to the storage tank 4 through the piping 81, and is supplied again to the cathode chamber 2c of the first electrolytic cell 2A ′ through the piping 82 by the circulation pump P2. Electrolyzed. This is repeated in the second electrolytic cell 2B.
[0026]
In the present invention, such an operation is repeated, and alkaline ionized water generated in the cathode chamber 2c is circulated and supplied to the cathode chamber 2c, and an electrolysis voltage is repeatedly applied to perform electrolysis. The cation moves from the anode chamber and accumulates in the alkaline ionized water, and the pH value increases with time. In addition, the present invention circulates and supplies alkaline ionized water sequentially generated in the cathode chambers 2c of the plurality of electrolytic cells 2A ′ and 2B ′ as an electrolytic solution, and repeatedly applies an electrolytic voltage to perform electrolysis. In addition, cations are accumulated in alkaline ionized water, and alkaline ionized water having a high pH value can be efficiently produced. When the desired pH value is reached, the alkaline ionized water may be taken out by operating the water sampling means 900.
On the other hand, the electrolytic solution supplied so as to pass through the anode chamber 2a becomes acidic water by electrolysis, and is continuously taken out by the acidic

water extraction systems

10 and 10.
[0027]
FIG. 3 shows an example of a control system for producing alkaline ionized water according to the present invention. In this example, the one for the first embodiment of FIG. 1 is shown, but the one for the second embodiment of FIG. 2 is the same except for the electrolytic cell.
As a control means, in addition to the DC power supply device 110, a controller 111 having a relay circuit 112 and a sequence circuit for controlling the driving of each unit by a predetermined program is provided. It also has a pH meter 12 for setting and displaying the pH value of alkaline ionized water desired to be manufactured.
The output side of the controller 111 is electrically connected to the circulation pump P1, the circulation pump P2 of alkaline ionized water, and the drive unit of the water sampling means 900 (for example, water sampling pump), respectively, so as to perform on / off control. .
The alkaline ionic water storage tank 4 is provided with means for detecting the amount of alkaline ionic water (raw water at start-up), typically a float switch 40. A pH measuring device 41 for detecting the pH of the ionized water is provided.
[0028]
The float switch 40 is electrically connected to the controller 111, and the replenishment valve 51 and the water sampling means 900 are associated and controlled by a signal from the controller 111 that has processed a signal from the float switch 40. .
The pH measuring device 41 is connected to the pH meter 12, and always detects the pH value and sends it as a signal. The pH meter 12 is also electrically connected to the controller 111. When the controller 111 determines that the alkaline ionized water in the storage tank 4 has reached the pH value arbitrarily set by the pH meter 12, the controller 111 A signal is issued from at least the circulation pump P2 of the alkaline ionized water, and the electrolytic current relay circuit of the DC power supply device 110 is turned off and the water sampling means 900 is driven.
[0029]
A level switch 31 is disposed in the electrolytic solution tank 3, and the level switch 31 is also electrically connected to the controller 111 to control on / off of the electrolytic solution circulation pump P 1 and the electrolytic current relay of the DC power supply device 110. It is supposed to be.
In addition, the temperature sensor 21 which detects electrolyte solution temperature is attached to the electrolytic cells 2A, 2B and 2C. However, in the figure, only the first electrolytic cell 2A is representatively shown. The temperature sensors 21 are connected to the thermometer 15 and are electrically connected to the controller 111. When the electrolyte temperature exceeds a predetermined temperature, the electrolytic current relay of the DC power supply device 110 is automatically turned off. It is supposed to emit a signal.
In addition, the power switch 16, the automatic manual changeover switch 17, the ammeter 19, and the like are connected to the controller 111 and the power supply device 110.
[0030]
The alkaline ionized water production method of the present invention to which the control system is applied will be described. Here, pure water is used as raw material water for the production of alkaline ionized water, tap water is used as the raw material water for acidic water, and a pump is used as a sampling means 900 for the produced alkaline ionized water. Let's take an example.
At the start of operation, the electrolytic solution tank 3 is filled with the electrolytic solution, while the flow rate adjusting valve 703 is opened, and tap water is sent to the raw material water supply means 5 for producing alkaline ionized water (in this example, a pure water production device). Then, salt ions are removed to make pure water, which is stored in a predetermined amount in the storage tank 4.
When the preparation is completed, the pH value of the desired alkaline ionized water is set in the pH meter 12 and the automatic operation switch is selected. The operation of the apparatus is started by a signal from the controller 111.
[0031]
First, as a first step, the circulation pump P2 interposed in the circulation system 8a for alkaline ion accumulation and the circulation pump P1 interposed in the electrolyte circulation system 6a are operated, and at the same time, an electrolytic current is supplied from the power supply device 110. Further, the raw water opening / closing valve 702 of the acidic water supply system 7 is opened.
By the operation of the circulation pump P2, pure water is taken out from the storage tank 4, discharged from the circulation pump P2, and sent to the cathode chamber 2c of the first electrolysis tank 2A, from this cathode chamber 2c to the cathode of the second electrolysis tank 2B. Through the chamber 2c and the cathode chamber 2c of the third electrolytic cell 2C, it is continuously circulated so as to be returned to the storage tank 4 again.
Further, by the operation of the circulation pump P1, the electrolytic solution is extracted from the electrolytic solution tank 3 and sent to the intermediate chamber 2b of the first electrolytic cell 2A. From the intermediate chamber 2b, the intermediate chamber of the second electrolytic cell 2B, the third A circulation system is constructed that returns to the electrolytic solution tank 3 again through the intermediate chamber of the electrolytic tank 2C.
Further, the tap water reduced to a predetermined pressure by the pressure reducing valve 700 by opening the on-off valve 702 is converted into tap water in each of the anode chambers 2a of the first electrolytic tank 2A, the second electrolytic tank 2B, and the third

electrolytic tank

2C, 2a, 2a.
[0032]
In each electrolytic cell 2A, 2B, 2C, an electrolysis voltage is applied between the anode electrode 2e and the cathode electrode 2f, so that water containing the electrolyte is electrolyzed as described above, and pure water becomes alkaline ionized water as described above. The operation of returning to the storage tank 4 by the system and further electrolyzing it while being sequentially supplied again to the cathode chamber 2c of the first electrolytic tank 2A to the third electrolytic tank 2C by the circulation pump P2 is repeated. Thereby, the pH of alkaline ionized water rises upon repeated application of the electrolysis voltage.
On the other hand, the tap water supplied so as to pass through the anode chambers 2a of the first to third electrolytic cells 2A, 2B, 2C becomes acidic water by electrolysis, and is continuously supplied by the acidic

water extraction pipes

10, 10, 10. Is taken out to the outside.
[0033]
The pH value of the alkaline ionized water during the production is continuously measured by a pH measuring device 41 provided in the storage tank 4. The signal is sent to the pH meter 12 and sequentially displayed, and is input from the pH meter 12 to the controller 111, and the level is compared and determined. Now, if the set value in the pH meter 12 is, for example, pH 12.5, the storage tank 4 and the cathodes of the first to third electrolytic cells 2A, 2B, 2C until it is determined that this pH value has been reached. Alkaline ion water is repeatedly circulated between the chambers 2c, and the operation in which the electrolytic voltage is repeatedly applied is continued.
Further, the amount of the electrolytic solution in the electrolytic solution tank 3 during manufacture is always detected by the level switch 31 of the electrolytic solution tank 3, and this signal is input to the controller 111 to determine whether or not it is appropriate. When the amount of the electrolytic solution becomes a predetermined amount or less, the operation of the circulation pump P1 and the supply of the electrolytic current are stopped.
[0034]
At the same time, the temperature of each electrolytic cell 2A, 2B, 2C during manufacture is sequentially detected by the temperature sensor 21 and input to the controller 111 and compared with a preset temperature. If the set temperature is 60 ° C., for example, the operation is continued if the temperature detected by the temperature sensor 21 is 60 ° C. or less, and the supply of the electrolysis current is stopped when the temperature exceeds 60 ° C. .
In the present invention, the alkaline ionized water itself generated in the cathode chamber 2c of the first electrolytic cell 2A is supplied to the cathode chamber 2c of the second electrolytic cell 2B to apply an electrolysis voltage, and further the second electrolytic cell. The alkaline ionized water itself generated in 2B is supplied to the cathode chamber 2c of the third electrolytic cell 2C and an electrolysis voltage is applied. For this reason, alkaline ionized water efficiently accumulates cations and raises the pH value.
[0035]
When this is set to a desired set pH value, for example, pH 12.5, and the signal is input from the pH meter 41 to the pH meter 12 and the controller 111, the signal is sent from the controller 111, the driving of the circulation pump P2 is stopped, and the electrolysis is performed. The supply of current is also stopped, and the on-off valve 702 of the supply piping unit 70 is closed.
Since the circulation of the alkaline ionized water is stopped by stopping the operation of the circulation pump P2, the alkaline ionized water having a high pH value generated in a predetermined amount is stored in the storage tank 4. In addition, the supply of tap water to the anode chambers of the electrolytic cells 2A, 2B, 2C is stopped, and the electrolysis by the electrodes is also stopped.
[0036]
When the above state is confirmed, the water sampling pump P3 is driven by a signal from the controller 111. Thereby, alkaline ionized water having a high pH value stored in the storage tank 4 is taken out through the takeout system 9. This take-out amount is detected by the float switch 40. When the float switch 40 is turned off by taking out a desired amount, the driving of the water sampling means 900 is stopped by a signal from the controller 111. Following this, the refill valve 51 is opened, whereby pure water is replenished to the storage tank 4 from the pure water production apparatus. When the float switch 40 is turned on, the replenishing valve 51 is turned off, so that the storage tank 4 has alkaline ionized water diluted with pure water (when the total amount of alkaline ionized water is taken out from the circulation storage tank 4). Pure water) is stored in a fixed amount.
And if it will be in this state, it will return to the first step and manufacture of alkaline ionized water will be started again. Thereafter, by repeating the above steps, strong alkaline ionized water is automatically produced intermittently and acidic water is continuously produced.
[0037]
In the present invention, the alkaline ionized water storage tank 4 and the circulation pump P2 are used to circulate and supply the generated alkaline ionized water to the cathode chambers 2c of the first electrolytic tank 2A to the third electrolytic tank 2C, respectively, Apply voltage. Therefore, by adjusting the electrolysis time arbitrarily, very high alkaline ionized water having a pH value exceeding 12.0 and a redox potential exceeding −800 mV can be produced in a very short time.
In addition, since a certain amount of alkaline ionized water stored in the storage tank 4 is circulated to accumulate cations to increase the pH, it is not affected by changes in the concentration of the electrolytic solution and changes in the electrolytic current based on changes in the liquid temperature. It is possible to produce alkaline ionized water with high accuracy with little variation in value.
[0038]
In the present invention, even if pure water is used, it is supplied only to the storage tank 4, and inexpensive water such as industrial water, tap water, and well water is supplied to the anode chamber side where acidic water is generated instead of pure water. It is economical because it is sufficient.
Further, after the alkaline ionized water having a desired pH value is taken out, the reduced amount of raw material water is replenished to the storage tank 4, and a constant amount of generated alkaline ionized water is always supplied to the storage tank 4 and the first to third electrolysis by the circulation pump P2. Since it circulates between the cathode chambers 2c of the tanks 2A, 2B, and 2C, a small and low-capacity electrolytic tank is sufficient. Therefore, the accompanying electrolytic solution tank 3 may be compact, and a large amount of alkaline ionized water can be produced with a relatively compact apparatus.
Since the alkaline ionized water produced by the present invention has a high pH value exceeding pH 12.0, an excellent washing effect is obtained in addition to the sterilizing effect, and at the same time, the acidic water produced continuously is pH 2. Since it is 7 or less acidic water, each effect of sterilization, disinfection, and deodorization is exhibited by the effect of hypochlorous acid generated by electrolysis.
[0039]
The illustrated ones are only some examples of the present invention, and the present invention is not limited thereto.
In the first embodiment, the number of electrolytic cells is three, but may be two, or four or more. In the second embodiment, the number of electrolytic cells is two, but may be three or more.
In a 1st aspect, when a pure water manufacturing apparatus is used as the raw material water replenishment system 5 of alkaline ionized water, it is good also as piping independent from the supply system 7 of the raw material water for acidic water manufacture.
The raw water supply system 5 may be a tank type or cylinder type pure water storage tank filled with pure water separately produced by an external pure water production apparatus. In this case, the pure water storage tank may be supplied to the storage tank 4 for circulating alkaline ionized water using a gravity drop type or a pump.
In the present invention, tap water can also be used as raw water for producing alkaline ionized water as described above. In this case, what is necessary is just to branch from the supply system 7 of the raw material water for acid water manufacture with respect to the electrolytic cells 2A, 2B, 2C, and to guide to the storage tank 4 as it is through the replenishment valve.
[0040]
Next, the specific example which manufactured electrolytic ion water by this invention is shown.
Example 1
Three electrolytic cells were sequentially connected in series to form a multistage system shown in FIG. 1, and alkaline ionic water was produced using this system.
As the first to third electrolytic cells, a three-tank type electrolytic solution chamber having a capacity of 60 ml in the center and an anode chamber 2a and a cathode chamber 2c each having a capacity of 75 ml on the left and right are used. As the electrolytic solution tank, a container made of vinyl chloride having a capacity of 10 l was used. As a storage tank for alkaline ionized water, a container made of vinyl chloride having a capacity of 30 liters was used. As the pure water production means, a pure water production apparatus having a resin capacity of 5 liters charged with an ion exchange resin and a pure water production capacity of 950 liters / C was used.
[0041]
The electrolyte circulation pump uses a magnet pump with a discharge rate of 6 l / min, the alkaline ion water circulation pump uses a magnet pump with a discharge rate of 6 l / min, and the sampling pump for alkaline ionized water has a discharge rate of 10 l / min. It was used.
Prior to production, 8 liters of 20% sodium chloride solution was accommodated in the electrolytic solution tank, and 20 liters of pure water prepared by the pure water production apparatus was accommodated in the storage tank.
[0042]
At the time of production, the circulating pump is driven to circulate and supply pure water (hereinafter, produced alkaline ionized water) from the first electrolytic cell to each cathode chamber of the third electrolytic cell at a flow rate of 1 l / min. Tap water is supplied from the first electrolytic cell to each anode chamber of the third electrolytic cell at a flow rate of 0.5 l / min, and a 20% sodium chloride solution is supplied from the electrolytic cell by driving the electrolytic circulation pump. Were sequentially supplied from the first electrolytic cell to the electrolytic chambers of the third electrolytic cell at a flow rate of 1 l / min. Then, an electrolytic voltage of 12 V was applied between the cathode electrode and the anode electrode of each electrolytic cell.
[0043]
The alkaline ionized water obtained by applying voltage for 1 hour continuously had a pH of 12.3 and an oxidation-reduction potential of -850 mV. The acidic water withdrawn from each anode chamber was 30 liters, thus a total of 90 liters, each having a pH of 2.6. The alkaline ionized water having a pH of 12.3 is referred to as first ionized water.
The alkaline ionized water obtained by applying voltage for 1.7 hours continuously had a pH of 12.5 and an oxidation-reduction potential of -930 mV. The acidic water taken out from each anode chamber was 51 l (total 153 l) and had a pH of 2.6. Alkaline ion water having a pH of 12.5 is referred to as first ion water. From the above results, it can be seen that strong alkaline ionized water exceeding pH 12.0 can be produced in a short time.
When the voltage application time was continuous for 0.5 hours, the obtained alkaline ionized water (referred to as comparative ionized water) had a pH of 12.0 and an oxidation-reduction potential of -620 mV.
[0044]
In addition, alkaline ionic water with a higher pH value was produced using the apparatus. Under the above conditions, as a result of voltage application for 6 hours continuously, superalkaline ionized water having a pH of 13.4 and an oxidation-reduction potential of 1200 mV was obtained.
[0045]
Next, the performance test of the manufactured alkaline ionized water was performed.
[Cleaning test results]
A cold-rolled steel plate (SPCC-SD), 150 mm × 70 mm × 0.8 mm test piece was coated with rust-preventive oil (component animal and plant oil) by brushing and left in a room at a temperature of 25 ° C. and a humidity of 50%. After 24 hours, while keeping the test piece horizontal, the second ionic water (pH 12.5) and conventional ionic water (pH 11.5) were sprayed for 5 minutes, and the detergency was determined from the oil removal rate from the test piece. .
As a result, in the case of the second ionic water, the oil removal rate was 100% and the conventional ionic water oil removal rate was 50%.
[0046]
[Disinfection test results]
1) About Escherichia coli
Second ionic water and comparative ionic water were used as specimens (test solutions), E. coli bacterial solution was added, and the number of viable bacteria in the test solution was measured over time.
Escherichia coil ATCC 43895 (Escherichia coli, serotype O157: H7, verotoxin I and type II producing strain) was used as a test bacterium.
As the fungus solution, a culture solution of a test fungus cultured at 35 ° C. for 10 to 24 hours in a normal bouillon medium supplemented with 0.2% of a meat extract was used.
In the test operation, 1 ml of the bacterial solution was added to 10 ml of the sample and mixed. After acting at 20 ° C. for 30 seconds, 1 minute, and 5 minutes, 1 ml of each was added to 9 ml of SCDLP medium, and the viable cell count was measured. The number of viable bacteria was measured by an agar plate culture method (cultured at 35 ° C. for 48 hours) using SCDLPA medium. As a control, sterilized purified water was similarly tested. The action time was 5 minutes.
The results are shown in Table 1 below.
[0047]
[Table 1]

[0048]
From Table 1, it can be seen that the alkaline ionized water of the present invention has a very high sterilizing effect. Moreover, the comparative ionic water having a pH of 12.0 has a poor sterilizing effect. From this, it is clear that the conventional ionic water having a pH of 11.5 is further inferior in the sterilizing effect.
[0049]
2) About Pseudomonas aeruginosa, Salmonella, Staphylococcus aureus
Using first ionic water, second ionic water and comparative ionic water as specimens (test solution), add bacterial solution of Pseudomonas aeruginosa, Salmonella and Staphylococcus aureus, store at 20 ° C, and test solution over time The viable cell count was measured.
Pseudomonas aerugininosa IFO 13275 (Pseudomonas aeruginosa), Salmonellaenteritidis IFO 3313 (Salmonella), Staphylococcus aureus IFO 12732 (Staphylococcus aureus) were used as test bacteria.
As the fungus solution, a culture solution obtained by inoculating the test fungus in a normal broth medium supplemented with 0.2% of a meat extract and culturing at 35 ° C. for 10 to 24 hours was used.
In the test operation, 1 ml of the bacterial solution was added to 10 ml of the sample and mixed. Stored at 20 ° C. Next, after acting for 30 seconds, 5 minutes and 15 minutes, 1 ml of each was added to 9 ml of SCDLP medium, and the number of viable bacteria was measured. The viable cell count was determined by the pour plate culture method (cultured at 35 ° C. for 48 hours) using SCDLPA medium. As a control, sterilized purified water was similarly tested. The action time was 15 minutes.
The results are shown in Table 2.
[0050]
[Table 2]

[0051]
From Table 2, it can be seen that the sterilization effect of the first ionic water and the second ionic water is high, whereas the comparative ionic water has a low sterilization effect. Since conventional ionic water has a pH value lower than that of comparative ionic water, it is clear that the sterilization effect is further inferior.
[0052]
Example 2
Two electrolytic cells were used, and the system of FIG. 2 was made to produce electrolytic ionic water.
Each electrolytic cell was a two-cell type having an anode chamber with a capacity of 100 ml on one side and a cathode chamber with a capacity of 105 ml on the other side. As the electrolytic solution tank, a container made of vinyl chloride having a capacity of 10 l was used. As a storage tank for alkaline ionized water, a container made of vinyl chloride having a capacity of 30 liters was used. The electrolyte replenishment pump uses a diaphragm pump with a discharge rate of 3.2 ml per minute, the circulation pump for alkaline ionized water uses a magnet pump with a discharge rate of 6 l per minute, and the sampling pump for alkaline ionized water discharges per minute. A 10 l magnet pump was used.
Prior to production, 8 liters of 20% sodium chloride solution was contained in the electrolyte tank, and 0.13% sodium chloride solution was contained in the circulation storage tank.
[0053]
At the time of production, the circulation pump is driven to supply the electrolyte (hereinafter referred to as generated alkaline ionized water) from the storage tank to the cathode chambers of the first and second electrolytic tanks at a flow rate of 1 l / min. Tap water added with 3.2 ml of 20% sodium chloride solution per minute was supplied at a flow rate of 0.5 l / min to the anode chambers of the first and second electrolytic cells by an electrolyte replenishment pump. Then, an electrolysis voltage of 30 V was applied between each cathode electrode and anode electrode of the first electrolyzer and the second electrolyzer.
As a result, the alkaline ionized water obtained by applying voltage continuously for 6.5 hours had a pH of 12.3 and an oxidation-reduction potential of -850 mV. The acid water taken out from each anode chamber was 195 l (total 390 l) and pH 2.6. The alkaline ionized water obtained by applying voltage for 10 hours continuously had a pH of 12.5 and an oxidation-reduction potential of -930 mV. The acidic water taken out from each anode chamber was 300 l (total 600 l) and had a pH of 2.6.
From the above results, it can be seen that strong alkaline ionized water exceeding pH 12.0 can be produced in a relatively short time.
[0054]
【The invention's effect】
According to Claims 1 and 2 of the present invention described above, since the alkaline ionized water generated in the cathode chamber is used as an electrolytic solution, and the circulation electrolysis system repeats the operation of supplying the cathode chamber again and performing electrolysis, Even under conditions of low voltage and low current, by adjusting the application time of the electrolysis voltage, it is possible to stably produce strongly alkaline ionized water having a pH greatly exceeding 12.0, and a plurality of electrolyzers are connected in series. The alkaline ionized water generated in the cathode chamber is supplied to the cathode chamber by sequentially supplying the alkaline ionized water extracted from the cathode chamber of the uppermost electrolytic cell to the cathode chamber of the downstream electrolytic cell. Circulation in which alkaline ionized water taken out from the cathode chamber of the downstream electrolytic cell is pumped into the cathode chamber of the uppermost electrolytic cell while being stored in a storage tank provided outside the electrolytic cell Since it performed by efficiently and excellent effect of being able to produce alkaline ionized water for a short time at high pH values is obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory view schematically showing a first embodiment of a method for producing electrolytic ionic water according to the present invention.
FIG. 2 is an explanatory view schematically showing a second embodiment of the method and apparatus for producing electrolytic ionic water according to the present invention.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a control system in the present invention.
[Explanation of symbols]
2A, 2B, 2C electrolytic cell
2a Anode chamber
2b Intermediate room
2c Cathode chamber
2d, 2d 'diaphragm
2g diaphragm
3 Electrolyte tank
4 Storage tank
5 Supply system
6 Electrolyte supply system
6a Circulation system
7 Raw water supply system for acid water production
8a Alkaline ion water circulation system

Claims

While continuously supplying an aqueous solution containing an electrolyte to the electrolytic cell, an electrolytic voltage is applied between the cathode electrode and the anode electrode inside the electrolytic cell to generate alkaline ionized water in the cathode chamber 2c. A method of accumulating cations by repeatedly supplying ion water to the cathode chamber 2c and applying an electrolysis voltage to raise the pH value of the alkaline ionized water, separated by a pair of diaphragms 2d and 2d ′. A plurality of three-cell electrolytic cells 2A, 2B, 2C having a cathode chamber 2c, an intermediate chamber 2b, and an anode chamber 2a are used in series, and the anode chambers 2a, 2a, 2a of the respective electrolytic cells 2A, 2B, 2C are used. Is supplied with raw water for producing acidic water, and an electrolytic solution is circulated and supplied to the intermediate chamber 2b of each electrolytic cell 2A, 2B, 2C. The supplied alkaline ionized water is supplied to the cathode chamber 2c of the most downstream electrolytic cell 2A by sequentially supplying the alkaline ionized water taken out from the cathode chamber 2c of the most downstream electrolytic cell 2A to the cathode chamber 2c of the downstream electrolytic cell 2B. The alkaline ionized water taken out from the cathode chamber 2c of the tank 2C is stored in a storage tank 4 provided outside the electrolytic cell, and is sent by a circulation system 8a that is sent to the cathode chamber 2c of the uppermost electrolytic cell 2A by a pump P2. A method for producing alkaline ionized water.

While supplying an aqueous solution containing an electrolyte to the electrolytic cell continuously, an electrolytic voltage is applied between the cathode electrode and the anode electrode inside the electrolytic cell to generate alkaline ionized water in the cathode chamber 2c, and the generated alkaline ions A method of accumulating cations by repeating the operation of supplying water to the cathode chamber 2c again and applying an electrolysis voltage to raise the pH value of the alkaline ionized water, the cathode chamber 2c being separated from the anode by the diaphragm 2g A plurality of two-cell electrolytic cells 2A ′ and 2B ′ each having a chamber 2a are used in series, and an electrolytic solution is supplied to each of the anode chambers 2a and 2a of the electrolytic cells 2A ′ and 2B ′ to produce alkaline ionized water. As the raw material water, an electrolytic solution is used, and alkaline ion water generated in the cathode chamber 2c is supplied to the cathode chamber 2c in the most upstream electrolysis. The alkaline ionized water extracted from the cathode chamber 2c of 2A ′ is sequentially supplied to the cathode chamber 2c of the downstream electrolytic cell, and the alkaline ionized water extracted from the cathode chamber 2c of the most downstream electrolytic cell 2B ′ is provided outside the electrolytic cell. The method for producing alkaline ionized water is carried out by a circulation system 8a that is fed into the cathode chamber 2c of the uppermost electrolytic cell 2A ′ by the pump P2 while being accommodated in the storage tank 4.