JP6650586B2 - Electrolyzed water generator - Google Patents
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Description
本開示は電解水生成装置に関する。 The present disclosure relates to an electrolyzed water generation device.
アルカリ性水が身体の健康の維持および増進に寄与することが知られている。例えば、pHが9.5程度のアルカリ性水は、胃腸の状態の改善に効果がある。pHが10よりも高いアルカリ性水は料理のあく抜き等に用いられる。溶存水素濃度が高いアルカリ性水は、老化および病気の原因と推測されている活性酸素の除去に寄与すると考えられている。 It is known that alkaline water contributes to maintenance and promotion of physical health. For example, alkaline water having a pH of about 9.5 is effective in improving gastrointestinal conditions. Alkaline water having a pH higher than 10 is used for cooking and the like. Alkaline water with a high dissolved hydrogen concentration is thought to contribute to the removal of active oxygen, which is presumed to cause aging and disease.
特許文献1は、溶存水素濃度が高いアルカリ性水を生成するための電解水生成装置の一例を開示している。この電解水生成装置は、第1の陽極槽、第1の陰極槽、および、隔膜に加え、第1の陽極槽において生成された酸性水が供給される第2の陽極槽、第1の陰極槽において生成されたアルカリ性水が供給される第2の陰極槽、および、第2の陽極槽と第2の陰極槽とを区画するイオン交換膜を備える。第2の陽極槽および第2の陰極槽では固体高分子膜(SPE:Solid Polymer Electrolyte)法により水が電気分解される。 Patent Literature 1 discloses an example of an electrolyzed water generator for generating alkaline water having a high dissolved hydrogen concentration. The electrolyzed water generating apparatus includes a first anode cell, a first cathode cell, and a second anode cell to which the acidic water generated in the first anode cell is supplied, in addition to the diaphragm, a first cathode cell. A second cathode vessel to which the alkaline water generated in the vessel is supplied, and an ion exchange membrane that partitions the second anode vessel and the second cathode vessel. In the second anode cell and the second cathode cell, water is electrolyzed by a solid polymer membrane (SPE) method.
特許文献1の電解水生成装置によれば、第1の陰極槽において生成されたアルカリ性水が第2の陰極槽に供給されるため、炭酸カルシウム等のスケールが第2の陰極槽に付着することがある。付着したスケールを酸性水を用いて除去することもできるが、その場合には第2の陰極槽の電極およびイオン交換膜等が化学的に損傷するおそれがある。また、第2の陰極槽とは別に、第1の陽極槽において生成された酸性水が第2の陽極槽に供給されるため、第2の陽極槽の構成要素が化学的に損傷するおそれもある。 According to the electrolyzed water generator of Patent Document 1, since the alkaline water generated in the first cathode cell is supplied to the second cathode cell, scale such as calcium carbonate adheres to the second cathode cell. There is. The attached scale can be removed using acidic water, but in that case, the electrode of the second cathode tank, the ion exchange membrane, and the like may be chemically damaged. In addition, since the acidic water generated in the first anode cell is supplied to the second anode cell separately from the second cathode cell, there is a possibility that the components of the second anode cell may be chemically damaged. is there.
本開示の目的は、溶存水素濃度が高いアルカリ性水の生成が可能であり、構成要素が化学的に損傷しにくい電解水生成装置を提供することである。 An object of the present disclosure is to provide an electrolyzed water generation apparatus that can generate alkaline water having a high dissolved hydrogen concentration and that is less likely to chemically damage components.
本開示に係る電解水生成装置の一形態は、原水を供給する原水路と接続可能な第1の水槽および第2の水槽と、第3の水槽と、第4の水槽と、第1の水槽に設けられる第1の電極と、第2の水槽に設けられ、第1の電極に対応する第2の電極と、第3の水槽に設けられる第3の電極と、第4の水槽に設けられ、第3の電極に対応する第4の電極と、第1の水槽と第2の水槽とを区画するイオン交換膜と、第2の水槽と第4の水槽とを連通する第1の連通路とを備える。 One embodiment of the electrolyzed water generation device according to the present disclosure includes a first water tank, a second water tank, a third water tank, a fourth water tank, and a first water tank that can be connected to a raw water channel that supplies raw water. A first electrode provided in the second water tank, a second electrode corresponding to the first electrode, a third electrode provided in the third water tank, and a fourth electrode provided in the fourth water tank. , A fourth electrode corresponding to the third electrode, an ion exchange membrane for partitioning the first water tank and the second water tank, and a first communication path communicating the second water tank and the fourth water tank. And
溶存水素濃度が高いアルカリ性水の生成が可能であり、構成要素が化学的に損傷しにくい電解水生成装置を提供できる。 An alkaline water having a high dissolved hydrogen concentration can be generated, and an electrolyzed water generating apparatus in which constituent elements are hardly damaged chemically can be provided.
(電解水生成装置が取り得る形態の一例)
本開示に係る電解水生成装置の一形態は、原水を供給する原水路と接続可能な第1の水槽および第2の水槽と、第3の水槽と、第4の水槽と、第1の水槽に設けられる第1の電極と、第2の水槽に設けられ、第1の電極に対応する第2の電極と、第3の水槽に設けられる第3の電極と、第4の水槽に設けられ、第3の電極に対応する第4の電極と、第1の水槽と第2の水槽とを区画するイオン交換膜と、第2の水槽と第4の水槽とを連通する第1の連通路とを備える。(Example of the form that the electrolyzed water generation device can take)
One embodiment of the electrolyzed water generation device according to the present disclosure includes a first water tank, a second water tank, a third water tank, a fourth water tank, and a first water tank that can be connected to a raw water channel that supplies raw water. A first electrode provided in the second water tank, a second electrode corresponding to the first electrode, a third electrode provided in the third water tank, and a fourth electrode provided in the fourth water tank. , A fourth electrode corresponding to the third electrode, an ion exchange membrane for partitioning the first water tank and the second water tank, and a first communication path communicating the second water tank and the fourth water tank. And
上記電解水生成装置によれば、第1の電極の電位が第2の電極の電位よりも高くなるように第1の電極および第2の電極に電圧が与えられた場合、第2の水槽において溶存水素濃度が高い水素水が生成される。次に、第3の電極の電位が第4の電極の電位よりも高くなるように第3の電極および第4の電極に電圧が与えられた場合、第4の水槽においてpHが高められたアルカリ性水素水が生成される。このように、第3の水槽および第4の水槽よりも上流側に設けられる第1の水槽および第2の水槽において溶存水素濃度を高めるための水処理が実施されることにより、アルカリ性水素水が第1の水槽および第2の水槽に給水されない。このため、第1の水槽および第2の水槽に炭酸カルシウム等のスケールが付着しにくく、スケールを酸性水で溶解する必要性が低くなり、第1の水槽および第2の水槽が化学的に損傷しにくい。また、第3の水槽において生成される酸性水も第1の水槽および第2の水槽に供給されないため、イオン交換膜、第1の水槽、および、第2の水槽が化学的に損傷するおそれが一層低減される。 According to the above electrolyzed water generation device, when a voltage is applied to the first electrode and the second electrode such that the potential of the first electrode is higher than the potential of the second electrode, Hydrogen water with a high dissolved hydrogen concentration is generated. Next, when a voltage is applied to the third electrode and the fourth electrode so that the potential of the third electrode is higher than the potential of the fourth electrode, an alkaline solution having an increased pH in the fourth water tank. Hydrogen water is generated. As described above, by performing the water treatment for increasing the dissolved hydrogen concentration in the first water tank and the second water tank provided on the upstream side of the third water tank and the fourth water tank, the alkaline hydrogen water is reduced. No water is supplied to the first water tank and the second water tank. Therefore, scale such as calcium carbonate does not easily adhere to the first water tank and the second water tank, and the necessity of dissolving the scale with acidic water is reduced, and the first water tank and the second water tank are chemically damaged. Hard to do. Further, since the acidic water generated in the third water tank is not supplied to the first water tank and the second water tank, the ion exchange membrane, the first water tank, and the second water tank may be chemically damaged. It is further reduced.
上記電解水生成装置の一例によれば、第1の水槽と第3の水槽とを連通する第2の連通路をさらに備える。 According to one example of the electrolyzed water generation device, the electrolyzed water generation device further includes a second communication path that communicates the first water tank and the third water tank.
上記電解水生成装置によれば、第1の水槽で使用された水が第3の水槽で再び使用されるため、電解水生成装置において使用される原水の量が減少する。 According to the above-mentioned electrolyzed water generator, the water used in the first water tank is reused in the third water tank, so that the amount of raw water used in the electrolyzed water generator is reduced.
上記電解水生成装置の一例によれば、第2の水槽の水を加圧可能な第1の加圧部をさらに備える。 According to one example of the electrolyzed water generating apparatus, the electrolyzed water generating apparatus further includes a first pressurizing unit that can pressurize the water in the second water tank.
ヘンリーの法則によれば、溶解度が小さく、溶媒と反応しない気体を一定温度および一定体積の溶媒に溶解するとき、溶媒に溶解する気体の物質量はその気体の分圧に比例する。水素は水に対する溶解度が小さく、ヘンリーの法則に従う。このため、加圧部を備える上記電解水生成装置によれば、第2の水槽中の水の水圧を高めることにより、水に溶解する水素の物質量が増加し、水素水の溶存水素濃度を一層高めることができる。 According to Henry's law, when a gas having low solubility and not reacting with a solvent is dissolved in a fixed temperature and a fixed volume of the solvent, the amount of the gas dissolved in the solvent is proportional to the partial pressure of the gas. Hydrogen has low solubility in water and follows Henry's law. For this reason, according to the above-mentioned electrolyzed water generating apparatus having a pressurizing unit, by increasing the water pressure of the water in the second water tank, the amount of hydrogen dissolved in the water increases, and the dissolved hydrogen concentration of the hydrogen water increases. Can be further enhanced.
上記電解水生成装置の一例によれば、第1の加圧部は第1の連通路に設けられる。 According to one example of the electrolyzed water generation device, the first pressurizing unit is provided in the first communication path.
上記電解水生成装置によれば、アルカリ性水が加圧部を通過しないため、加圧部にスケールが付着しにくい。 According to the above-mentioned electrolyzed water generating apparatus, since the alkaline water does not pass through the pressurizing section, the scale hardly adheres to the pressurizing section.
上記電解水生成装置の一例によれば、電気分解された水を第4の水槽から取り出すための第1の水路をさらに備え、第1の加圧部は第1の水路に設けられる。 According to an example of the electrolyzed water generation device, the electrolyzed water generator further includes a first water passage for extracting the electrolyzed water from the fourth water tank, and the first pressurizing unit is provided in the first water passage.
上記電解水生成装置によれば、第1の水路の流量を制限することにより、第2の水槽の水および第4の水槽の水を加圧できる。このため、第2の水槽において溶存水素濃度がより高い水を生成できる。 According to the above electrolyzed water generation device, the water in the second water tank and the water in the fourth water tank can be pressurized by limiting the flow rate in the first water path. For this reason, water with a higher dissolved hydrogen concentration can be generated in the second water tank.
上記電解水生成装置の一例によれば、第3の水槽は原水を供給する原水路と接続可能である。 According to an example of the electrolyzed water generation device, the third water tank can be connected to a raw water channel that supplies raw water.
上記電解水生成装置によれば、第3の電極の電位が第4の電極の電位よりも高くなるように第3の電極および第4の電極に電圧が与えられた場合、第3の水槽では水の酸化反応が生じ、第4の水槽では水の還元反応が生じる。溶存酸素濃度が高い水ではなく原水が第3の水槽に供給されるため、第3の水槽における酸化反応が生じやすい。これにともない第4の水槽における還元反応が生じやすく、第4の水槽で生成されるアルカリ性水素水のpHが高められやすい。 According to the above electrolyzed water generation device, when a voltage is applied to the third electrode and the fourth electrode such that the potential of the third electrode is higher than the potential of the fourth electrode, An oxidation reaction of water occurs, and a reduction reaction of water occurs in the fourth water tank. Since raw water is supplied to the third water tank instead of water having a high dissolved oxygen concentration, an oxidation reaction in the third water tank is likely to occur. Accordingly, a reduction reaction in the fourth water tank is likely to occur, and the pH of the alkaline hydrogen water generated in the fourth water tank is easily increased.
上記電解水生成装置の一例によれば、電解質を溶解した水を第3の水槽に給水可能な加塩路をさらに備える。 According to an example of the electrolyzed water generation apparatus, the electrolyzed water generation apparatus further includes a salinity passage capable of supplying water in which the electrolyte is dissolved to the third water tank.
上記電解水生成装置によれば、第4の水槽に供給する水に電解質を添加せずに電気分解を促進できる。このため、添加する電解質が塩である場合に、第4の水槽に供給される水に塩分が含まれにくく、飲用に一層適したアルカリ性水素水を生成できる。 According to the above electrolyzed water generation device, electrolysis can be promoted without adding an electrolyte to water supplied to the fourth water tank. For this reason, when the electrolyte to be added is a salt, the water supplied to the fourth water tank hardly contains a salt, and alkaline hydrogen water more suitable for drinking can be generated.
上記電解水生成装置の一例によれば、第2の連通路に設けられ、第1の水槽の水を加圧可能な第2の加圧部をさらに備える。 According to one example of the electrolyzed water generation device, the electrolyzed water generation device further includes a second pressurizing unit provided in the second communication passage and capable of pressurizing water in the first water tank.
上記電解水生成装置によれば、第1の水槽における水圧と第2の水槽における水圧とを略等しい状態にすることができる。これにより、第1の水槽と第2の水槽との内圧差に基づく負荷がイオン交換膜にかかることを防止することができる。 According to the above-mentioned electrolyzed water generation device, the water pressure in the first water tank and the water pressure in the second water tank can be made substantially equal. Thereby, it is possible to prevent the load based on the internal pressure difference between the first water tank and the second water tank from being applied to the ion exchange membrane.
上記電解水生成装置の一例によれば、原水路は第1の水層に接続する第1水槽接続路と第2の水層に接続する第2水槽接続路とに分岐され、第1水槽接続路には第3の加圧部がさらに設けられている。また、電気分解された水を第3の水槽から取り出す第1の管に設けられ、第3の水槽の水を加圧可能な第4の加圧部をさらに備えている。 According to an example of the electrolyzed water generation device, the raw water channel is branched into a first water tank connection channel connected to the first water layer and a second water tank connection channel connected to the second water layer, and the first water tank connection is formed. A third pressure unit is further provided in the path. Further, a fourth pipe is provided on the first pipe for taking out the electrolyzed water from the third water tank and capable of pressurizing the water in the third water tank.
上記電解水生成装置によれば、原水路を通じて第1の水槽と第2の水槽に供給される原水の両水槽間での供給比率を調整することができる。これにより、第1の水槽31を通過する水の量を所望の量に調整することができる。また、第3の水槽から第4の水槽に混入する水の量を抑制し、第4の水槽を化学的に損傷させるおそれが低減する。
According to the above electrolyzed water generating apparatus, the supply ratio between the raw water supplied to the first water tank and the second water tank through the raw water channel can be adjusted. Thereby, the amount of water passing through the
(実施の形態1)
図1に示されるように、電解水生成装置10は、イオン交換膜39により区画された第1の水槽31および第2の水槽35を有する水素水槽30、および、隔膜49により隔離された第3の水槽41および第4の水槽45を有するアルカリ水槽40を備える。水素水槽30およびアルカリ水槽40は、ケース20に格納されている。(Embodiment 1)
As shown in FIG. 1, the electrolyzed
電解水生成装置10の外部には、蛇口1および流路切替器2が設けられる。蛇口1は水道水を吐出する。流路切替器2は、蛇口1に取り付けられ、使用者の操作に応じて給水口11に水道水を給水する。
A faucet 1 and a flow path switch 2 are provided outside the
電解水生成装置10は、ケース20の外部に向けて突出する給水口11、第1の吐水口12、および、第2の吐水口13を備える。給水口11は、電解水生成装置10の内部に水道水を給水する。第1の吐水口12は、電解水生成装置10から水道水よりもpHが高いアルカリ性水、または、アルカリ性水素水を吐水する。アルカリ性水素水は、アルカリ性水よりも溶存水素濃度が高い。第2の吐水口13は、電解水生成装置10から水道水よりもpHが低い酸性水を吐水する。
The electrolyzed
ケース20は、浄水部21、第1の電源24、第2の電源25、第1の切替器26、第2の切替器27、原水路50、第1の連通路51、第2の連通路52、第1の水路53、および、第1の管54を格納する。浄水部21は、活性炭式およびろ過膜式の浄水器であり、水道水を浄化する。浄水部21により浄化された水である原水は、原水路50を通過して水素水槽30に供給される。浄水部21は、活性炭部22およびろ過膜部23を備える。活性炭部22は活性炭を有し、水道水から有機物、臭い、および、残留塩素等を除去する。ろ過膜部23は、一例として、ポリエチレン製の中空糸膜を有し、活性炭部22を通過した水から0.1マイクロメートル以上の粒子、雑菌、および、赤錆等を除去する。
The
第1の電源24および第2の電源25は、水素水槽30およびアルカリ水槽40において電気分解を行うために使用される直流電源である。第1の電源24の陽極24Xの電位V1Aは、第1の電源24の陰極24Yの電位V1Bよりも高い。第2の電源25の陽極25Xの電位V2Aは、第2の電源25の陰極25Yの電位V2Bよりも高い。
The
第1の切替器26は、第1の入力端子26A、第2の入力端子26B、第1の切替スイッチ26E、第1の出力端子26X、および、第2の出力端子26Yを備える。第1の入力端子26Aおよび第2の入力端子26Bは、それぞれ第1の電源24の陽極24Xおよび陰極24Yに接続される。第1の切替器26は、第1の切替スイッチ26Eの操作に応じて第1の出力端子26Xおよび第2の出力端子26Yの電位を電位V1Aおよび電位V1Bに設定する。また、第1の切替スイッチ26Eの操作により、通常モード、逆電モード、および、絶縁モードに切替え可能である。通常モードでは、第1の出力端子26Xの電位が電位V1Aに設定され、第2の出力端子26Yの電位が電位V1Bに設定される。逆電モードでは、第1の出力端子26Xの電位が電位V1Bに設定され、第2の出力端子26Yの電位が電位V1Aに設定される。絶縁モードでは、第1の入力端子26Aおよび第2の入力端子26Bは、第1の電源の陽極24Xおよび陰極24Yと電気的に接続されない。第1の切替スイッチ26Eは、一例として、ケース20の外面に設けられたボタンである。
The
第2の切替器27は、第3の入力端子27A、第4の入力端子27B、第2の切替スイッチ27E、第3の出力端子27X、および、第4の出力端子27Yを備える。第3の入力端子27Aおよび第4の入力端子27Bは、それぞれ第2の電源25の陽極25Xおよび陰極25Yに接続される。第2の切替器27は、第2の切替スイッチ27Eの操作に応じて第3の出力端子27Xおよび第4の出力端子27Yの電位を電位V2Aおよび電位V2Bに設定する。また、第2の切替スイッチ27Eの操作により、通常モードおよび逆電モードに切替え可能である。通常モードでは、第3の出力端子27Xの電位が電位V2Aに設定され、第4の出力端子27Yの電位が電位V2Bに設定される。逆電モードでは、第3の出力端子27Xの電位が電位V2Bに設定され、第4の出力端子27Yの電位が電位V2Aに設定される。第2の切替スイッチ27Eは、一例として、ケース20の外面に設けられたボタンである。
The
水素水槽30は、原水を第1の電源24により電気分解し、原水よりも溶存水素濃度が高い水素水を生成する。水素水槽30は、第1の水槽31、第2の水槽35、および、イオン交換膜39を備える。第1の水槽31は、第1の流入口32、第1の流出口33、および、第1の電極34を備える。第2の水槽35は、第2の流入口36、第2の流出口37、および、第2の電極38を備える。第1の水槽31および第2の水槽35は一体に形成され、イオン交換膜39により区画される。イオン交換膜39は陽イオン交換膜であり、第1の水槽31および第2の水槽35中の水に含まれる陽イオンを通過させることができる。水素水槽30の形状は、第1の流入口32および第2の流入口36から第1の流出口33および第2の流出口37に水が通過しやすい形状が好ましい。第1の電極34および第1の出力端子26Xは電気的に接続される。第2の電極38および第2の出力端子26Yは電気的に接続される。第1の電極34および第2の電極38はイオン交換膜39に接するように配置され、発生した気体が抜けやすい構造、一例として、多孔質構造を有している。電極の材料として、基材にチタン等の腐食に強い材料を用い、表面に触媒として白金系材料をめっきしたものが好ましい。
The
アルカリ水槽40は、水素水槽30で生成された水素水を第2の電源25により電気分解し、アルカリ性水素水を生成する。アルカリ水槽40は、第3の水槽41、第4の水槽45、および、隔膜49を備える。第3の水槽41は、第3の流入口42、第3の流出口43、および、第3の電極44を備える。第4の水槽45は、第4の流入口46、第4の流出口47、および、第4の電極48を備える。第3の水槽41および第4の水槽45は一体に形成され、隔膜49により隔離される。アルカリ水槽40の形状は、第3の流入口42および第4の流入口46から第3の流出口43および第4の流出口47に水が通過しやすい形状が好ましい。第3の電極44および第4の電極48は、アルカリ水槽40を通過する水との接触面積が広くなる形状、一例として、第3の水槽41の内面および第4の水槽45の内面に沿って伸びる形状が好ましい。第3の電極44および第3の出力端子27Xは電気的に接続される。第4の電極48および第4の出力端子27Yは電気的に接続される。
The
第1の連通路51は、第2の流出口37と第4の流入口46とを連通する。第2の連通路52は、第1の流出口33と第3の流入口42とを連通する。原水路50は、ろ過膜部23と第1の流入口32および第2の流入口36とを連通する。第1の水路53は、第4の流出口47と第1の吐水口12とを連通する。第1の管54は、第3の流出口43と第2の吐水口13とを連通する。
The
電解水生成装置10の水素水槽30の動作について説明する。
The operation of the
蛇口1から吐出された水道水は、給水口11を通過し、浄水部21に供給される。浄水部21により浄化された原水は、水素水槽30の第1の水槽31および第2の水槽35に供給される。
Tap water discharged from the faucet 1 passes through the
第1の切替器26が通常モードのとき、第1の電極34の電位はV1A程度に設定され、第2の電極38の電位はV1B程度に設定される。第1の電極34の電位は第2の電極38の電位よりも高いため、第1の水槽31において、以下の[1]式に示される原水の酸化反応が生じる。
When the
[1]式は、原水中の水分子H2Oが酸化され、水素イオンH+および酸素O2が生成されることを表した化学反応式である。生成された水素イオンH+は、イオン交換膜39を介して第2の水槽35に移動する。
Formula [1] is a chemical reaction formula showing that water molecules H2O in raw water are oxidized to generate hydrogen ions H + and oxygen O2. The generated hydrogen ions H + move to the
第2の水槽35において、第1の水槽31から移動した水素イオンH+に以下の[2]式に示される還元反応が生じる。
In the
[2]式は、水素イオンH+が還元されて、水素H2が生成されることを表した化学反応式である。電気分解の進行度が大きくなることにより、生成された水素H2が第1の水槽31中の原水に溶け込み、溶存水素濃度が高くなる。
Formula [2] is a chemical reaction formula showing that hydrogen ion H + is reduced to generate hydrogen H2. As the degree of progress of the electrolysis increases, the generated hydrogen H2 dissolves into the raw water in the
ここで、[1]式および[2]式で電子e−の数を等しくすると、水素イオンH+の数も等しくなる。すなわち、第1の水槽31中の水および第2の水槽35中の水の水素イオンH+の合計数は、電気分解の進行度に依存しない。水素イオンH+はイオン交換膜39を介して第1の水槽31および第2の水槽35を移動可能であるため、理論的には第1の水槽31中の水および第2の水槽35中の水のpHは変化しない。このため、第2の水槽35において生成される水は、溶存水素濃度が原水よりも高く、pHが原水とほぼ同じである。
Here, when the number of electrons e− is equal in the equations [1] and [2], the number of hydrogen ions H + is also equal. That is, the total number of hydrogen ions H + in the water in the
電解水生成装置10のアルカリ水槽40の動作について説明する。
The operation of the
第1の水槽31で生成された水は、第2の連通路52を介して第3の水槽41に送られる。第2の水槽35で生成された水は、第1の連通路51を介して第4の水槽45に送られる。第2の切替器27が通常モードのとき、第3の電極44の電位はV2A程度に設定され、第4の電極48の電位はV2B程度に設定される。第3の電極44の電位は第4の電極48の電位よりも高いため、第3の水槽41において、以下の[3]式および[4]式に示される原水の酸化反応が生じる。
The water generated in the
[3]式は、原水中の水分子H2Oが酸化され、水素イオンH+および酸素O2が生成されることを表した化学反応式である。電気分解が進むと水素イオンH+の濃度が高まり、酸性水が生成される。[4]式は、原水中の塩化物イオンCl−が酸化され塩素Cl2が生成されることを表した化学反応式である。[4]式の反応は[3]式の反応よりも優先する。生成された塩素Cl2は、以下の[5]式に示される化学反応を生じる。[5]式は、原水中の水分子H2Oおよび塩素Cl2から次亜塩素酸HClOおよび塩酸HClが生成されることを表した化学反応式である。 Formula [3] is a chemical reaction formula showing that water molecules H2O in raw water are oxidized to generate hydrogen ions H + and oxygen O2. As the electrolysis proceeds, the concentration of hydrogen ions H + increases, and acidic water is generated. Formula [4] is a chemical reaction formula showing that chloride ion Cl- in raw water is oxidized to generate chlorine Cl2. The reaction of the formula [4] has priority over the reaction of the formula [3]. The generated chlorine Cl2 causes a chemical reaction represented by the following equation [5]. Formula [5] is a chemical reaction formula showing that hypochlorite HClO and hydrochloric acid HCl are generated from water molecules H2O and chlorine Cl2 in raw water.
第3の水槽41において生成される酸性水には、次亜塩素酸HClOが含まれる。生成された次亜塩素酸HClOを含む水は強酸性である。強酸性水は、水槽等の構成要素を化学的に損傷させるおそれがある。このため、電解水生成装置10は、次亜塩素酸HClOが含む酸性水を第1の管54を介して第2の吐水口13から電解水生成装置10の外部へ吐出する。
The acidic water generated in the
一方、第4の水槽45においては、以下の[6]式に示される水素水の還元反応が生じる。
On the other hand, in the
[6]式は、水素水中の水分子H2Oが還元され、水酸化物イオンOH−および水素H2が生成される化学反応式である。電気分解が進むと水酸化物イオンOH−の濃度が高まり、アルカリ性水素水が生成される。アルカリ水槽40の電気分解は、アルカリ性水素水のpHが飲用に適した値、例えば、pHが9.5程度となるように制御される。
Formula [6] is a chemical reaction formula in which water molecules H2O in hydrogen water are reduced to generate hydroxide ions OH- and hydrogen H2. As the electrolysis proceeds, the concentration of hydroxide ion OH- increases, and alkaline hydrogen water is generated. The electrolysis of the
水のpHがアルカリ性のとき、さらに以下の[7]式に示される化学反応が生じる。 When the pH of water is alkaline, a chemical reaction represented by the following formula [7] occurs.
[7]式は、アルカリ性水中のカルシウムイオンCa2+および炭酸イオンCO32−から炭酸カルシウムCaCO3が生成されることを表した化学反応式である。生成されたアルカリ性水素水は、第1の水路53を介して第1の吐水口12から外部に吐出される。
Formula [7] is a chemical reaction formula showing that calcium carbonate CaCO3 is generated from calcium ion Ca2 + and carbonate ion CO32- in alkaline water. The generated alkaline hydrogen water is discharged from the
このアルカリ性水素水が水槽等の構成要素に供給された場合、生成された炭酸カルシウムCaCO3がスケールとして構成要素に付着する。なお、[7]式の反応は水素水の溶存水素濃度に関係せず、アルカリ性水としての性質である。 When the alkaline hydrogen water is supplied to a component such as a water tank, the generated calcium carbonate CaCO3 adheres to the component as a scale. It should be noted that the reaction of the formula [7] is not related to the dissolved hydrogen concentration of the hydrogen water, but is a property as alkaline water.
電解水生成装置10の第1の水槽31および第2の水槽35には、アルカリ性水が供給されないため、スケールが付着しにくい。このため、第1の水槽31および第2の水槽35に付着したスケールを酸性水で溶解する必要が少なく、第1の水槽31および第2の水槽35が化学的に損傷しにくい。
Since the alkaline water is not supplied to the
また、pHを高めるときに第3の水槽41において生成される酸性水が第1の水槽31および第2の水槽35に供給されないため、イオン交換膜39、第1の水槽31、および、第2の水槽35を化学的に損傷するおそれが低減され、電解水生成装置10の寿命が延ばされる。
Moreover, since the acidic water generated in the
また、電解水生成装置10は、第1の水槽31と第3の水槽41とを連通する第2の連通路52を備えるため、第1の水槽31で使用した水を第3の水槽41の電気分解に再び使用できる。このため、電解水生成装置10により使用される原水の量が減少する。
In addition, since the electrolyzed
(実施の形態2)
実施の形態2の電解水生成装置10Aは、実施の形態1の電解水生成装置10と実質的に同じ構成を備える。実施の形態2では、第1の加圧部60をさらに備え、第1の連通路51に替えて第1の連通路51Aを備える点において、実施の形態1の構成と相違する。(Embodiment 2)
The electrolyzed
図2に示されるとおり、第1の連通路51Aには第1の加圧部60が設けられる。第1の加圧部60は、第2の水槽35の水を加圧可能である。一例では、第1の加圧部60はオリフィス61を含み、第1の連通路51Aの流量を制限することにより第2の水槽35中の水を加圧する。一例として、第1の連通路51における水圧が100kPaであるとき、第1の連通路51Aのオリフィス61の上流の水圧は150kPa程度に上昇する。
As shown in FIG. 2, a
第2の水槽35中の水の水圧が高まると、ヘンリーの法則に基づいて、水に溶解する水素の物質量が増加する。このため、第2の水槽35中の水素水の溶存水素濃度がより高まる。また、第1の加圧部60が第1の連通路51に設けられるため、アルカリ性ではない水が第1の加圧部60を通過する。このため、第1の加圧部60にスケールが付着しにくい。
When the water pressure in the
(実施の形態3)
実施の形態3の電解水生成装置10Bは、実施の形態1の電解水生成装置10と実質的に同じ構成を備える。実施の形態3では、第2の連通路52に替えて第2の水路55および第3の水路56を備え、第3の吐水口14をさらに備える点において、実施の形態1の構成と相違する。(Embodiment 3)
The electrolyzed
図3に示されるとおり、第3の吐水口14はケース20を貫通する。第2の水路55は、第1の流出口33と第3の吐水口14とを連通する。第3の水路56は、第3の流入口42と原水路50とを接続する。
As shown in FIG. 3, the
第1の切替器26が通常モードのとき、第1の水槽31において[3]式に示される酸化反応が生じる。このため、第1の水槽31において生成された水は溶存酸素濃度が高い。生成された溶存酸素濃度が高い水は、第2の水路55を介して外部に排出される。
When the
第3の水路56は、原水路50から原水を第3の水槽41に供給する。第2の切替器27が通常モードのとき、供給された原水に[3]式に示される酸化反応が生じる。溶存酸素濃度が高い水が供給される電解水生成装置10の第3の水槽41に比較して、原水が供給される電解水生成装置10Bの第3の水槽41は酸化反応が生じやすい。このため、第3の水槽41の対をなす第4の水槽45において還元反応が生じやすく、第4の水槽45のpHが上昇しやすい。
The third water channel 56 supplies raw water from the
(実施の形態4)
実施の形態4の電解水生成装置10Cは、実施の形態2の電解水生成装置10Aと実質的に同じ構成を備える。実施の形態4では、第2の加圧部70、第3の加圧部80、および、第4の加圧部90をさらに備える点において、実施の形態2の構成と相違する。さらに、原水路50に替えて原水路50Aを備える点、第2の連通路52に替えて第2の連通路52Aを備える点、第1の管54に替えて第1の管54Aを備える点において、実施の形態2の構成と相違する。(Embodiment 4)
The electrolyzed
図4に示されるとおり、第2の連通路52Aには第2の加圧部70が設けられる。第2の加圧部70は、第1の水槽31の水を加圧可能である。一例では、第2の加圧部70はオリフィス71を含み、第2の連通路52Aの流量を制限することにより第1の水槽31中の水を加圧する。これにより、第1の水槽31中の水の水圧を、第1の加圧部60により加圧されている第2の水槽35中の水の水圧と略等しい状態にすることができる。したがって、第1の水槽31と第2の水槽35の内圧差に基づく負荷がイオン交換膜39にかかることを防止することができる。
As shown in FIG. 4, a
また、図4に示されるとおり、原水路50Aは水素水槽30の上流側で、第1の水槽31に接続する第1水槽接続路50Bと第2の水槽35に接続する第2水槽接続路50Cとに分岐される。第1水槽接続路50Bには、第3の加圧部80が設けられる。一例では、第3の加圧部80はオリフィス81を含む。第3の加圧部80により、原水路50Aを通じて第1の水槽31と第2の水槽35に供給される原水の両水槽間での供給比率を調整することができる。その結果、第1の水槽31を通過する水の量を所望の量に調整することができる。
As shown in FIG. 4, the
さらに、図4に示されるとおり、第1の管54Aには第4の加圧部90が設けられる。一例では、第4の加圧部90はオリフィス91を含み、第3の水槽41の水を加圧可能である。これにより、第3の水槽41中の水の水圧を上げて、第3の水槽41の内圧と第4の水槽45の内圧との差を減少させることができる。その結果、第3の水槽41から第4の水槽45に混入する水の量を抑制することができる。上述の通り、第3の水槽41において生成される酸性水には次亜塩素酸HCLOが含まれているので、第4の水槽45に混入する水の量を抑制することで第4の水槽45を化学的に損傷させるおそれが低減する。
Further, as shown in FIG. 4, a
なお、本実施の形態においては、第2の加圧部70、第3の加圧部80、および、第4の加圧部90を設ける構成について説明したがこれに限られない。第2の加圧部70、第3の加圧部80、および、第4の加圧部90のうち少なくとも一つの加圧部を設ける構成としてもよい。たとえば、第2の加圧部70、第3の加圧部80、および、第4の加圧部90のうち、第2の加圧部70のみ設ける構成が例示される。
In the present embodiment, the configuration in which the second
(変形例)
上記各実施の形態に関する説明は本開示に係る電解水生成装置が取り得る形態の例示であり、その形態を制限することを意図していない。本開示に係る電解水生成装置は実施の形態以外に例えば以下に示される上記各実施の形態の変形例、および、相互に矛盾しない少なくとも2つの変形例が組み合わせられた形態を取り得る。(Modification)
The description of each of the above embodiments is an example of a form that the electrolyzed water generation device according to the present disclosure can take, and is not intended to limit the form. The electrolyzed water generation device according to the present disclosure may take a form other than the embodiment, in which, for example, a modification of each of the above-described embodiments described below and at least two modifications that do not contradict each other are combined.
・原水の作成方法は、任意に変更可能である。第1の例では、井戸水またはミネラルウォーターを浄水部21により浄水し、浄水された原水を電解水生成装置10に供給する。第2の例では、浄水部21を省略して、水道水を原水として電解水生成装置10に直接的に供給する。
-The method of preparing raw water can be arbitrarily changed. In the first example, well water or mineral water is purified by the
・原水に電解質を添加する添加部を、電解水生成装置10に付加できる。添加部は、例えば浄水部21から吐出された原水に、電解質の一例である塩を添加する。添加された塩が水中でナトリウムイオンNa+および塩化物イオンCl−となるため、原水の電気分解が促進される。このため、生成されるアルカリ性水のpHが高められやすい。
An addition unit for adding an electrolyte to raw water can be added to the electrolyzed
・実施の形態3の第3の水路56を、電解質を溶解した水を第3の水槽41に供給可能な加塩路に変更可能である。この場合、電解質を添加する添加部が加塩路に設置、または、電解質を溶解した水が外部から加塩路に供給される。電解質を溶解した水は電気分解しやすい。しかし、第4の水槽45に供給される水に塩分が含まれる場合、アルカリ性水の味が変化することがある。加塩路を含む上記変形例によれば、第4の水槽45に供給される水に塩分が含まれにくいため、飲用に一層適したアルカリ性水素水を生成できる。
The third water channel 56 of the third embodiment can be changed to a salt water channel that can supply the water in which the electrolyte is dissolved to the
・第1の加圧部60の設置箇所は第1の連通路51に限られず、第2の水槽35の下流側における任意の箇所に変更可能である。第1の例では、第1の加圧部60は第1の水路53に設けられる。この場合、第1の加圧部60よりも上流の第2の水槽35および第4の水槽45の水圧が上昇する。第2の例では、第1の加圧部60は第1の吐水口12に接続された外部の管に設けられる。第3の例では、第1の加圧部60は第2の水槽35に設けられる。この場合、例えば第2の水槽35内にオリフィス61が設けられる。
-The installation place of the
・第1の加圧部60、第2の加圧部70、第3の加圧部80、および第4の加圧部90の構成は任意に変更可能である。第1の例では、これらの加圧部は水の流量を調節する弁を含む。第2の例では、これらの加圧部は管内を流れる水に抵抗を与える突起を含む。
-The structure of the
・第1の連通路51の構成は、任意に変更可能である。一例では、第1の連通路51は、第2の水槽35と第3の水槽41とをさらに連通する。この場合、第1の水槽31および第2の水槽35と第3の水槽41および第4の水槽45との間に第1の連通路51とは別の水路を設ける必要がないため、水路に関する構成を簡素化できる。
-The configuration of the
本開示に係る電解水生成装置は、構成要素を化学的に損傷しにくく装置の寿命を延ばすことが可能となるため、多量の水を使用、または、構成要素を補修しにくい家電製品に適用できる。 The electrolyzed water generation device according to the present disclosure can be applied to home electric appliances that use a large amount of water, or that are difficult to repair the components, because the components are hardly damaged chemically and the life of the device can be extended. .
10 電解水生成装置
10A 電解水生成装置
10B 電解水生成装置
10C 電解水生成装置
31 第1の水槽
34 第1の電極
35 第2の水槽
38 第2の電極
39 イオン交換膜
41 第3の水槽
44 第3の電極
45 第4の水槽
48 第4の電極
50 原水路
50A 原水路
50B 第1水槽接続路
50C 第2水槽接続路
51 第1の連通路
51A 第1の連通路
52 第2の連通路
52A 第2の連通路
53 第1の水路
54 第1の管
54A 第1の管
60 第1の加圧部
70 第2の加圧部
80 第3の加圧部
90 第4の加圧部
Claims (9)
第3の水槽と、
第4の水槽と、
前記第1の水槽に設けられる第1の電極と、
前記第2の水槽に設けられ、前記第1の電極に対応する第2の電極と、
前記第3の水槽に設けられる第3の電極と、
前記第4の水槽に設けられ、前記第3の電極に対応する第4の電極と、
前記第1の水槽と前記第2の水槽とを区画するイオン交換膜と、
前記第2の水槽と前記第4の水槽とを連通する第1の連通路とを備え、
第1の電極と第2の電極はイオン交換膜に接触し、第3の電極と第4の電極は隔膜から離隔している電解水生成装置。 A first water tank and a second water tank connectable to a raw water channel for supplying raw water;
A third aquarium,
A fourth aquarium,
A first electrode provided in the first water tank;
A second electrode provided in the second water tank and corresponding to the first electrode;
A third electrode provided in the third water tank;
A fourth electrode provided in the fourth water tank and corresponding to the third electrode;
An ion exchange membrane that partitions the first water tank and the second water tank;
A first communication passage communicating between the second water tank and the fourth water tank;
An electrolyzed water generating apparatus, wherein the first electrode and the second electrode are in contact with the ion exchange membrane, and the third electrode and the fourth electrode are separated from the diaphragm .
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