JP5103015B2 - 電解機能水生成装置における性能維持方法 - Google Patents
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Description
4H2 O+4e− →2H2 ↑+4OH−
の反応式で表される電気化学的反応が生じて水素と水酸化物イオンとが発生する。一方、陽イオン交換膜に接触させて設けられている陽極の表面、すなわち陽極と陽イオン交換膜との間においては、
2H2 O→ O2 ↑+4H+ +4e−
の反応式で表される電気化学的反応が生じて酸素と水素イオンとが発生する。
まず、本発明を、家庭用の電解機能水生成装置に適用した場合における装置のシステム構成について、図1乃至図4、並びに図13及び図14の例を参照しつつ説明する。
次に、このように構成された電解機能水生成装置11の動作について、図15に示す動作フローチャートに沿って説明する。
次に、サブルーチン1の生成起動処理について、図16に示す動作フローチャートに沿って説明する。
次に、サブルーチン2の再生起動処理について、図17に示す動作フローチャートに沿って説明する。
次に、サブルーチン3の洗浄起動処理について、図18に示す動作フローチャートに沿って説明する。
次に、サブルーチン4の運転処理について、図19に示す動作フローチャートに沿って説明する。
次に、サブルーチン5の再生運転処理について、図20に示す動作フローチャートに沿って説明する。
次に、サブルーチン6の洗浄運転処理について、図21に示す動作フローチャートに沿って説明する。
電解機能水生成装置11を用いて電解機能水を生成するには、図5に生成工程における水の流れを示すように、まず、例えば市販のミネラルウォーターなどのペットボトル水のキャップを開封した後、その口部にアタッチメント20を装着する。その後、ボトルBを逆さにし、アタッチメント20を、貯水容器13の下側に位置するボトル連結部21に向けて挿し込むと、アタッチメント20とボトル連結部21とが連結されて、生成工程を実行するための準備が整う。このとき、ユーザが生成SW77を操作入力すると、生成モードでの運転がはじまり、ポンプ15が駆動することでボトルB内の被電解原水が電解槽17へと送り込まれて、電解槽17において被電解原水の電解処理が行われる。
4H2 O+4e− →2H2 ↑+4OH−
の反応式で表される電気化学的反応が生じて水素と水酸化物イオンとが発生し、発生した水素が水中に溶存していく結果、電解水素溶存水が生成される。一方、陽イオン交換膜59、60に接触させて設けられている陽極61、62の表面、すなわち陽極61、62と陽イオン交換膜59、60との間においては、
2H2 O→ O2 ↑+4H+ +4e−
の反応式で表される電気化学的反応が生じて酸素と水素イオンとが発生する。
電解槽17の電解性能、又は電解機能水の性能が劣化してくると、正極性電解時に陰極として使用される第3、第4電極板63、64のスケール除去、並びに、陽イオン交換膜59、60の再生を目的として、再生工程を実行する。なお、本発明において、陽イオン交換膜59、60の再生を目的として行う工程を特に膜再生工程(請求項に記載の膜再生工程と同義)と呼び、電極板並びに陽イオン交換膜の再生を兼ねる上記の再生工程とは区別して取り扱うものとする。
例えば一週間などの比較的長いあいだ本装置11を使用しなかった場合には、本装置11内における接液部の除菌・洗浄、陽イオン交換膜59、60の再生、並びに、正極性電解時における陰極板63、64のスケール除去を目的として、洗浄工程を実行する。なお、本発明において、正極性電解時における陰極板63、64のスケール除去を目的として行う工程を特に逆洗工程(請求項に記載の逆洗工程と同義)と呼び、本装置11内における接液部、陽イオン交換膜の再生、並びに電極板の洗浄の三者を兼ねる上記の洗浄工程とは区別して取り扱うものとする。
(2)試験水2:電気伝導率;36mS/m:全硬度;195ppm:Ca硬度;130ppm
(3)試験水3:電気伝導率;53mS/m:全硬度;295ppm:Ca硬度;200ppm
実験の準備として、電解槽17を初期化(過去の電解機能水生成履歴を消して電解槽を初期状態に戻す)するために、イオン交換水を用いて、1セットの再生工程を実施した。すなわち、まず、ポンプ15をオフ(循環せず)した状態で、逆極性電解を20秒間行った後、電解をオフして10秒間循環運転を行い、その後に、ポンプ15をオンした状態で循環しながら正極性電解を4分30秒間行った。こうした再生工程の実行後に、イオン交換水800ccで貯水容器13まわりのすすぎを1回行い、実験をはじめる直前には、試験水300ccによる貯水容器13まわりの共洗いを1回行った。
Claims (7)
- 被電解原水が導入される電解室と、前記電解室における内と外を区画する一つ以上の隔膜と、前記電解室内外のそれぞれに、前記隔膜を挟んで設けられた少なくとも一対の電極板と、を有し、前記電解室外の電極板が前記隔膜に接触させて設けられているとともに、前記電解室内の電極板は前記隔膜と接触しないように離れて設けられている電解槽と、
前記電解槽における電極間に直流電圧を印加する直流電源と、を備え、
前記隔膜として、陽イオン交換膜を採用してなる電解水素溶存水生成装置における性能維持方法であって、
前記電解室内に導入された被電解原水を前記電解室内に設けられた電極板を陰極とする一方で前記電解室外に設けられた電極板を陽極とする正極性で電解しながら電解水素溶存水を生成する生成工程、
前記電解室内に被電解原水が導入されている状態で、前記電解室内に設けられた電極板を陰極とする一方で前記電解室外に設けられた電極板を陽極とする正極性で前記直流電源からの直流電圧を両電極間に印加する膜再生工程、及び
前記電解室内に被電解原水が導入されている状態で、前記電解室内に設けられた電極板を陽極とする一方で前記電解室外に設けられた電極板を陰極とする逆極性で前記直流電源からの直流電圧を両電極間に印加する逆洗工程を備え、
前記電解室内に導入された被電解原水を前記逆極性で電解しながら前記電解室内に設けられた電極板に付着している水酸化カルシウムや水酸化マグネシウムなどのスケールを除去し当該電極板を再生させる前記逆洗工程を実行後に、当該逆洗工程の逆極性電解で電解室内に得られた電解水を前記正極性で電解しながら前記陽イオン交換膜に吸着しているカルシウムイオンやマグネシウムイオンなどの陽イオンを脱離させて当該膜を再生させる前記膜再生工程を実行した後、
前記電解室内にあらたに導入された被電解原水を前記正極性で電解しながら電解水素溶存水を生成する生成工程を実行する電解水素溶存水生成装置における性能維持方法において、
前記膜再生工程においては、前記正極性で前記直流電源からの直流電圧を両電極間に印加するにあたり、前記陽極における電流密度を、前記陽イオン交換膜に吸着しているカルシウムイオンやマグネシウムイオンなどの陽イオンを脱離させるための下限値たる臨界電流密度を超える値に設定することを特徴とする電解水素溶存水生成装置における性能維持方法。 - 前記正極性で被電解原水を電解して得られた水におけるpHの経時変化に基づいて、前記陽イオン交換膜の再生レベルを把握することを特徴とする請求項1に記載の電解水素溶存水生成装置における性能維持方法。
- 前記膜再生工程を間欠的に実行することを特徴とする請求項1または2に記載の電解水素溶存水生成装置における性能維持方法。
- 前記正極性で被電解原水を電解しながら前記陽イオン交換膜を再生させるにあたり、前記電解室内に導入されている被電解原水として軟水を使用することを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の電解水素溶存水生成装置における性能維持方法。
- 前記正極性で被電解原水を電解しながら前記陽イオン交換膜を再生させるにあたり、前記電解室内に導入されている被電解原水として純水を使用することを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の電解水素溶存水生成装置における性能維持方法。
- 前記正極性で被電解原水を電解しながら前記陽イオン交換膜を再生させるにあたり、前記電解室内に導入されている被電解原水の入れ替えを行うことを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の電解水素溶存水生成装置における性能維持方法。
- 前記電解室内に導入されている被電解原水の入れ替えは、被電解原水を循環させることによって行われることを特徴とする請求項6に記載の電解水素溶存水生成装置における性能維持方法。
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