JP4512842B2 - 電解水生成方法及び電解水生成装置 - Google Patents

Description

この発明は、水道水その他の被処理水を多電極型電解槽に導入し水質改善をおこなう電解水生成方法及び電解水生成装置に関する。

従来、水道水などの水質を改善する器具として、活性炭でろ過させる方式や電気分解によって水分子を分解させる方法などが知られている。最近では、磁石を利用して、磁力線を作用させて水質の改善を図る器具が実用化されている。しかし、これらの器具機械は、長期の使用が難しくまた、磁力線についても、磁石の強さを示す「ガウス」の低いものや、リング状の内側を使用するものは、減磁作用があり、水質改善の効果に欠ける問題があった。

今日、電解水生成装置と称する製品が市場提供されているが、そのほとんどは、陰陽電極間に隔膜を介した電気分解方式であり、アルカリ性と酸性に分解して吐水させる方法であった（例えば、特許文献１を参照。）。
特開平６−３１２１８６号公報

しかしながら、原水のｐＨを変えるということは医療効果を生む反面、薬事法の管理の下に飲用しなくてはならず、不特定多数の消費者の消費者すべてが飲用出来ないという問題がある。

また、この種のものでは、電気分解により発生する水素ガスと酸素ガスが分別されて吐水されてしまい、単一の水素ガスの多い水しか飲用できなかった。

さらに、酸素ガスの多い水を飲用しようとすると、酸性の水を飲用するしかなく、人体に良いとはいえない。

人体体液は、弱アルカリ性（ｐＨ７．３５）であるが、人体体液に近く、水素ガス及び酸素ガスの含有量の多い水を生成する装置は無い。水質基準でもｐＨ５．８〜８．６と飲用適合のｐＨは中性に近い。

さらに、従来被処理水を電気分解する方法では、陰陽の電極間の幅だけを注視しており、電極と電解槽の内壁との間隔については、無視されていた。

しかし、被処理水が電極間を通過するため、電極間の幅を狭めることで、電解効率がよくなるが、被処理水を通過させなくてはならないため、その幅を狭めるには限度があった。また、電解効率が上がり、水素ガスと酸素ガスの発生が増大すると、無隔膜電解の場合、酸素ガスの発生に影響されｐＨがアルカリ側にシフトし、中性域の電解水を取り出すことが難しかった。

そこで、水道水その他の被処理水を電気分解において、隔膜を介さず陰陽の電気分解を行い、さらに分解して二種類の水に分けるのではなく、一種類の水を吐水させ、水素ガスと酸素ガスが混在した電解水を吐水することが要請される。

また、電気分解の効率を高めるためには、電解質を含む溶液の濃度を上げたり、電極癇の距離を狭めることしかしていなかった。そこで、電極間の幅だけを注視するのではなく、電極と電解槽の内壁との間の距離を検討する必要がある。

本発明は、このような事情に鑑みなされたものであって、上記課題を解消し、水道水その他の被処理水を多電極型電解槽に導入し、無隔膜で電解水を生成し、さらに、電極と電解槽の内壁との間隔を狭くすることによって水質改善を行う電解水生成方法及び電解水生成装置を提供するものである。

課題を解決するために本発明は、水道水その他の被処理水を多電極型電解槽に導入し水質改善をおこなう電解水生成方法の改善であって、
槽内に複数の板状又は円筒状の電極を離隔して並設し、隣接する電極間で陰陽電極を構成するとともに、上部槽端の側壁に入水口と吐水口を対向して設け、前記陰陽電極間を経由して被処理水を一方向に流通させ、かつ、該陰陽電極への印加極性を周期的又は間欠的に反転させながら被処理水の電気分解をおこなうことにより、水素ガス及び酸素ガスが混在した状態の電解水を生成するようにしたことを特徴とするものである。

また、上記方法を実施するための電解水生成装置であって、
上部側壁に入水口と吐水口を対設した電解槽と、
該電解槽の縦断方向に平面配置され、かつ、横断方向に離隔して対向設置された板状電極から構成され、それぞれの電極の上下端のいずれかに水路をつなぐクリアランスを設け、かつ、設置内外方向に該クリアランスを上下に交互配置した陰陽電極と、
該陰陽電極への印加極性を周期的又は間欠的に反転させながら被処理水の電気分解をおこなうための極性反転回路を含む電解電流制御部を具備し、
前記陰陽電極間を水路として被処理水を一方向に流通させ、電解生成した水素ガス及び酸素ガスが混在した状態の電解水を取り出すようにしたことを特徴とするものである。

ここで、電極間には隔膜を設けないこと（無隔膜電解をおこなうこと）、及び槽内壁と最外設置電極との間隔を５ｍｍ以内に狭めることが重要である。

本発明によれば、被処理水の電解生成を一時中断させること無く、電解水を吐水することができる。

また、周期的・間欠的に反転させながら被処理水の電気分解を行う場合においては、使用時間や頻度に関係なく、同等に洗浄と電解水が生成されて、尚且つ、電極板へのカルシウムやマグネシウムの付着や水素と酸素の気泡の付着を防止できる。

さらに、電解槽内に挿入されている電極と電解槽の内壁との間の隙間を狭めていくことで、電気分解の効率を高めることが出来るため、水素ガス及び酸素ガスの発生を促進することが出来る。しかも、電解水のｐＨを５．８〜８．６範囲に調整できる。

本発明を実施するための最良の形態は、上記構成において、陰陽電極間に隔膜などの分離壁を設けず、電解中に水素ガスと酸素ガスを混在させて単一水を吐水させるものであり、隔膜がないため、電極間の被処理水中では自由にプラスイオンとマイナスイオンが混合され、電解生成した水素ガス及び酸素ガスが混在した状態の電解水を単一水路より吐水させるようにしている。

ここで、槽内の最外設置電極と、槽内壁との間の距離は、５ｍｍ以内にすることが望まれる。電気分解の効率を高めるためである。これにより、電解水のｐＨを５．８〜８．６範囲に調整できる。ただし、最外設置電極と電解槽の内側は完全に接触せず、少なくとも、電極が被処理水で濡れた状態になるようにしなければならない。

さらに、電極間の幅はそれぞれの電極（以下、電極板。）が交互に接触しないように、電解槽の上下端に電極板をささえる電極板固定ガイドを設けて、すべての電極板間の幅を一定に保つのが好ましい。また、それぞれの電極の上下端のいずれかに水路をつなぐクリアランスを設け、かつ、設置内外方向に該クリアランスを上下に交互配置して一方向水路を形成している。

なお、電極材料は、チタン、フェライト、ステンレスその他の非磁性金属、又はこれらに白金を被覆したものから選択されるのが好ましい。

そして、電解槽（ｄ）上端の片方（ｊ）から槽内へ導入された被処理水は、電極板（ｂ）と電極板固定ガイド（ｅ）の隙間（ａ-1）を通り電極間を水路として槽内を一方向に移動する。このとき、電極板（ａ）と電極板（ｃ）へはプラスの電流電圧が印加されており、電極板（ｂ）にはマイナスの電流電圧が印加されている。

また、それぞれの電極板（ａ）（ｂ）（ｃ）には少なくとも直流電圧１０ｖと電流０．２Ａが交差しており、電極間を通過する水はこの直流電圧・電流の印加を受けることになる。さらに、一定時間を経過すると、電解電流制御部（ｒ）により印加極性を反転させ、これを繰り返すものである〔所謂、交流電解。〕

ところで、電極（ａ）と（ｃ）に隣接している電解槽の内側（ｄ-1）には、狭い水路があるが、この距離（水路幅）は多くとも５ｍｍ以下と狭くすることで、電解電流が効率よく電極（ａ）（ｂ）（ｃ）に流れるようにしている。この距離は狭いほど電解効率がよくなり、電極（ａ）と（ｂ）が電解槽の内壁（ｄ-1）に接触しない程度の隙間は必要となる。

本発明の一実施例を添付図面を参照して以下説明する。

図１は、本発明方法を実施するための電解水生成装置の縦断面視構成概要図である。

図２は、同じく電解水生成装置の横断面視構成概要図である。

図３は、同じく電極板の構成概要図である。

図４は、同じく電解電流制御系統を説明するブロック図である。

図示するように、電解槽（ｄ）の上下端（ｈ）（ｉ）には、電極板（ａ）（ｂ）（ｃ）装着のための電極板固定ガイド（ｅ）が設けられている。そのガイド（ｅ）に電極板（ａ）（ｂ）（ｃ）が装着される。ここで、それぞれの電極板（ａ）（ｂ）（ｃ）上下端のいずれかと電極板固定ガイド（ｅ）との間に隙間〔クリアランス（ａ-1) （ｂ-1) （ｃ-1) 〕を設け、一方向水路（ｋ〜ｐ）を形成している。

電極板（ａ）（ｂ）（ｃ）の側面には、接続端子（ｆ-1）（ｆ-2）（ｆ-3）が設けられており、電解電流制御部（ｒ）に接続される。

電解電流制御部（ｒ）では、（ｓ）の電源部より、直流電圧が少なくとも１０Ｖ電流０．２Ａが電解電流制御部（ｒ）に供給されており、流量センサー（ｔ）が水が流れると所定のパルスをマイコン部（Ｕ）で感知させる。マイコン部（Ｕ）では、（ｆ-1）（ｆ-2）（ｆ-3）へ供給する所定の電解電流値、電圧を記憶させ指示するほか、電源ＬＥＤ（Ｘ）及び生成状態ＬＥＤ（Ｙ）の点灯を指示する。

また、マイコン部（Ｕ）でプログラミングさせた所定の電解電流・電圧を（ｆ-1）（ｆ-2）（ｆ-3）へ供給するが、（ｖ）及び（ｗ）のスイッチングにて動作反転を指示する。

そこで、まず原水はＩＮ側（ｊ）から注水され、（ｌ）方向及び（ｋ）方向に通水されて、電極板（ａ）と電極板固定ガイド（ｅ）とのあいだ（ａ-1）を通過する。

そして、通過した水は（ｍ）方向へ進み、電極板（ｂ）と電解槽ガイド（ｅ）（ｂ-1）とのあいだ（ｂ-1）を通過する。通過した水は（ｎ）方向に進み、電極板（ｃ）と電解槽ガイド（ｃ-1）との間を通過して、ＯＵＴ側の吐水口（ｑ）へと吐水する。

ここで、電極板（ａ）と電極板（ｃ）にはプラス極の電流０．２〜１０Ａ、電圧５〜３６ｖが印加されており、電極板（ｂ）には０．２〜１０Ａ、電圧５〜３６ｖ、が印加されている。印加極性は、一定時間ごとに反転させるようにしている。

ＩＮ側（ｊ）から入水され、（ａ-1）を通過した水は、電極板（ａ）と（ｂ）に印加された電圧電流により、水の電気分解が起こり、水素ガスと酸素ガスを発生させる。

そして、（ｂ-1）を通過した水は、さらに電極板（ｂ）と（ｃ）に印加された電圧電流により、水の電気分解が起こり、水素ガスと酸素ガスが発生する。

そのとき、電極板（ａ）（ｃ）と電解槽の内壁（ｄ-1）には狭い水路を形成しており、電極板（ａ）（ｃ）の側面を濡れた状態に保っている。ここで、水路幅の狭さは重要であり、多くとも５ｍｍ以下で、尚且つ接触しない状態に保つ必要がある。

その後、ＯＵＴ側の吐水口（ｑ）から取り出された電解水は、ｐＨ５．８〜８．６で水素ガスと酸素ガスを含み、酸化還元電位が低く、水の分子集団の小さな健康飲料水へ水質改善されたものとなっている。

電解水生成装置の縦断面視構成概略図である。 電解水生成装置の横断面視構成概略図である。 電極板の構成概略図である。 電解電流制御系統を説明するブロック図である。

符号の説明

（ａ） 板状電極（電極板）
（ｂ） 板状電極（電極板）
（ｃ） 板状電極（電極板）
（ｄ） 電解槽
（ｄ-1) 電解槽の内壁（槽内壁）
（ｅ） 電極板固定ガイド
（ｆ） 接続端子
（ｆ-1) 接続端子Ａ
（ｆ-2) 接続端子Ｂ
（ｆ-3) 接続端子Ｃ
（ａ-1) 電極板（ａ）と電極板固定ガイド（ｅ）とのクリアランス
（ｂ-1) 電極板（ｂ）と電極板固定ガイド（ｅ）とのクリアランス
（ｃ-1) 電極板（ｃ）と電極板固定ガイド（ｅ）とのクリアランス
（ｈ） 上端
（ｉ） 下端
（ｊ） 入水口ＩＮ側
（ｋ） 水の流れる方向１
（ｌ） 水の流れる方向２
（ｍ） 水の流れる方向３
（ｎ） 水の流れる方向４
（ｏ） 水の流れる方向５
（ｐ） 水の流れる方向６
（ｑ） 吐水口
（ｒ） 電解電流制御部
（ｓ） 電源部
（ｔ） 流量センサー
（Ｕ） マイコン部
（ｖ） スイッチング部Ａ
（ｗ） スイッチング部Ｂ
（Ｘ） 電源ＬＥＤ
（Ｙ） 生成状態ＬＥＤ

Claims (4)

1. 水道水その他の被処理水を多電極型電解槽に導入し水質改善をおこなう電解水生成方法において、
   槽内に複数の板状電極を離隔して並設し、隣接する電極間で陰陽電極を構成するとともに、上部槽端の側壁に入水口と吐水口を対向して設け、前記陰陽電極間を経由して被処理水を一方向に流通させ、かつ、該陰陽電極への印加極性を周期的又は間欠的に反転させながら被処理水の電気分解をおこなうことにより、水素ガス及び酸素ガスが混在した状態の電解水を生成するようにしたことを特徴とする電解水生成方法。
2. 槽内壁と最外設置電極との間隔を５ｍｍ以内に狭めることにより、電解水のｐＨを５．８〜８．６範囲に調整するようにした請求項１記載の電解水生成方法。
3. 水道水その他の被処理水を多電極型電解槽に導入し水質改善をおこなう電解水生成装置において、
   上部側壁に入水口と吐水口を対設した電解槽と、
   該電解槽の縦断方向に平面配置され、かつ、横断方向に離隔して対向設置された複数の板状電極から構成され、それぞれの電極の上下端のいずれかに水路をつなぐクリアランスを設け、かつ、設置内外方向に該クリアランスを上下に交互配置した陰陽電極と、
   該陰陽電極への印加極性を周期的又は間欠的に反転させながら被処理水の電気分解をおこなうための極性反転回路を含む電解電流制御部を具備し、
   前記陰陽電極間を水路として被処理水を一方向に流通させ、電解生成した水素ガス及び酸素ガスが混在した状態の電解水を取り出すようにしたことを特徴とする電解水生成装置。
4. 槽内壁と最外設置電極との間隔を５ｍｍ以内に狭めることにより、電解水のｐＨを５．８〜８．６範囲に調整するようにした請求項３記載の電解水生成装置。

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