JP6734597B2

JP6734597B2 - 銀イオン水製造装置

Info

Publication number: JP6734597B2
Application number: JP2017029919A
Authority: JP
Inventors: 邦夫中川
Original assignee: 株式会社トピオテクノロジー
Priority date: 2017-02-21
Filing date: 2017-02-21
Publication date: 2020-08-05
Anticipated expiration: 2037-02-21
Also published as: JP2018134580A

Description

本発明は、電気分解法を用いた銀イオン水の製造装置に関する。

従来、水中に銀イオンを含有する銀イオン水は、殺菌効果が高いことが知られており、殺菌剤、抗菌剤、消臭剤等に広く使用されている。
銀イオン水を電気分解によって製造する通常の方法は、水中において間隔をあけて配置された二つの銀電極間に電圧を印加することにより電極から銀イオン（Ａｇ^＋）を溶出させる。その際に、陽極側の銀電極では、Ａｇ→Ａｇ^＋＋ｅ^-の反応が起こり、水中に銀イオンが溶出する。そして陰極側では、２Ｈ^＋＋２ｅ^-→Ｈ₂の反応が生じ、水素が発生するとともに、水中に含まれるカルシウムや銀の塩化物や硫化物等が不純物として電極表面に析出する。電圧の印加が長期にわたると、前記不純物が陰極表面に厚く堆積し、銀イオンの溶出を妨げ、銀イオン水の製造効率が低下するという問題があった。

特開平８−１９２１６１号公報

本発明は、上記事情を鑑みたものであり、製造効率の良い銀イオン水製造装置を提供することを目的とする。

本発明のうち請求項１の発明は、電解槽と、電源装置と、電極駆動装置と、を備え、
前記電解槽内には、対向して配設される少なくとも一対の銀電極を備え、前記一対の銀電極のうち一方の銀電極は、他方の銀電極へ進退する方向は移動可能であり、前記電源装置で、前記一対の銀電極に直流電圧を印加しつつ、前記電極駆動装置で、前記一方の銀電極を、前記他方の銀電極に対して接触と非接触とを繰り返すように駆動することを特徴とする。

前記銀電極は板状であり、前記一対の銀電極は互いに面接触することが望ましい。

また、前記一方の銀電極又は前記他方の銀電極は付勢部材を備え、前記一対の銀電極の接触状態において付勢力が付与されることが望ましい。

さらに、電極係止具を備え、電極係止具には前記銀電極が着脱自在に取り付けてあり、電極係止具を介して前記銀電極へ電圧が印加されることが望ましい。
を特徴とする。

本発明によれば、一対の銀電極のうち一方の銀電極は、他方の銀電極へ進退する方向へ移動可能であり、電源装置は、一対の銀電極に直流電圧を印加し、電極駆動装置は、一方の銀電極を、他方の銀電極に対して接触と非接触とを繰り返すように駆動するため、電極表面の不純物の堆積に関わらず、銀イオン水の製造効率が高い。

また、銀電極を板状とし、互いに面接触する構成とすれば、電極表面の広い範囲で銀イオンを発生させることが可能であり、製造効率を高めることができる。

そして、一方の銀電極又は他方の銀電極は付勢部材を備え、銀電極の接触状態において付勢力が付与される構成とすれば、銀電極が消耗されても銀電極どうしは接触可能であるため、製造効率の低下を防ぐとともに、長期にわたって電極の交換をする必要がない。

さらに、電極係止具を備え、電極係止具には前記銀電極が着脱自在に取り付けてあり、電極係止具を介して銀電極へ電圧が印加される構成とすれば、銀電極の交換が容易である。

銀イオン水製造装置の模式図である。電解槽の正面図である。電解槽の側面図である。銀電極の動作説明図であり、（ａ）は天板が最も上昇した状態、（ｂ）は天板が下降途中の状態（ｃ）は天板が最も下降した状態を示す。銀イオンの製造効率を示すグラフである。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、左右とは、図２のように正面視した際の左右方向を示し、前後とは、図２の奥行方向を示す。
図１は、銀イオン水製造装置の模式図であって、電解槽１と、電源装置２と、電極駆動装置３を備える。

電解槽１は、上面が開口しており、上面から電解槽１内へ電極対４を出し入れ自在である。電解槽１には、図示しない循環装置を接続してもよい。循環装置には、フィルターを備えることが望ましい。電解槽１内に満たした水を循環装置によって循環させ、フィルターによって銀イオン水中の不純物を取り除くことで、銀イオンの製造効率をさらに向上させるとともに、無色透明な銀イオン水を得ることができる。

電極対４は、二つの銀電極４１，４２からなり、電源装置２に接続されて電圧が印加される。本実施形態例において、印加される電圧は２４ボルトであり、電流値は１．５アンペアに制限してある。銀電極４１，４２はいずれも平板状であって、大きさに制限はないが、本実施形態例では、長さ５０ｍｍ×幅３０ｍｍ×厚さ６ｍｍのものを用いている。また、本発明の銀イオン水製造装置は、電極対４を少なくとも一つ備えるものであればよいが、図２に示すように、電極対４を複数備えれば製造効率をより高めることができる。電極対４は、電解槽１の外部に設置される電極支持体５によって電解槽１内に吊り下げられ、水平方向において、銀電極４１，４２が互いに対向するように平行に配置される。図３に示すように、電極対４のうち一方の銀電極４１（以下、可動電極４１と表記する）は、前後の側面の厚み方向略中央部に、左右に亘って溝部４１ａが設けてあり、後述する電極係止具８に着脱自在に挟持されており、電極駆動装置３によって上下方向へ移動可能である。他方の銀電極４２（以下、固定電極４２と表記する）は、可動電極４１の下方に配置され、可動電極４１が最も下方へ移動した際に、可動電極４１の下面と固定電極４２の上面が面接触する。可動電極４１と固定電極４２が最も離れた状態における電極対４間の距離は特に制限されないが、本実施形態例では約２０ｍｍとしてある。

電極対４を電解槽１内へ吊下げる電極支持体５は、左右に間隔をあけて配置された支柱５ａと、支柱５ａ間に架設された二つの横材５ｂ，５ｂにより、基本骨格は下向きに開口を有する正面視略コ字形状をなし、電極対４を電解槽１内へ浸漬させる際は、電解槽１を左右に跨ぐように電解槽１外部に配置される。

支柱５ａは、側面視すると上向きの略Ｔ字形状であって、上下方向の寸法は電解槽１よりも長い。支柱５ａの上端部と、上端部から間隔をあけてやや下方には、二つの横材５ｂ，５ｂが取り付けてある。

横材５ｂ，５ｂは、電極対４を電解槽１内へ浸漬させた状態において、電解槽１の上端よりも上方に位置する。左右方向の寸法は電解槽１よりも長く、上下二つの横材５ｂ，５ｂの左右の略中央部には、下方に延びる可動電極吊下げ部５ｃを備える。上側の横材５ｂの上面には取手１０が取り付けてある。取手１０を把持して電極支持体５を持ち上げ、電極対４を電解槽１内へ容易に出し入れすることができる。下側の横材５ｂの下面には、前後方向に伸びる吊下げ基材５ｄが左右に間隔をあけて二つ固定してあり、吊下げ基材５ｄは、それぞれ前後方向に二つの固定電極吊下げ部５ｅ，５ｅを備え、計四つの固定電極吊下げ部５ｅが下方へ延びている。

可動電極吊下げ部５ｃの下部には、昇降機構３ａを介して天板６が取り付けてある。天板６はアクリル製の平板部材であり、昇降機構３ａによって上下動する。天板６の下面には、コイルばね等の付勢部材７を介して電極係止具８が設置されている。電極係止具８は、図３のように側面視すると、下向きに開口する略コ字形状であって、電極対４を電解槽１内へ浸漬させた状態において、下端は常に電解槽１の水面Ｗよりも下に位置する。また、電極係止具８の下端部には、互いに向かい合う方向に延出する係止部８ａ，８ａが形成されており、係止部８ａ，８ａが可動電極４１の前後の側面に設けた溝部４１ａを係止することによって、電極係止具８が可動電極４１を着脱自在に挟持する。電極係止具８はステンレス製であって、側面には電源装置２に接続される導線が配してあり、電極係止具８に挟持された可動電極４１は、電極係止具８を介して電圧が印加される。なお、本実施形態例では、天板６に左右五つの電極係止具８が備えてあり、それぞれ可動電極４１を挟持している。

固定電極吊下げ部５ｅの下端には、基板９が固定してある。基板９は天板６よりも一回り大きいステンレス製の平板部材である。基板９の上面には、可動電極４１に対向する位置に、固定電極４２が固定されている。固定電極４２には、電源装置２に接続される導線が配してある。なお、電源装置２に接続される導線を基板９に配し、基板９を介して固定電極４２に電圧が印加される構成としてもよい。

電極駆動装置３は、昇降機構３ａと制御装置３ｂとからなる。昇降機構３ａは、可動電極吊下げ部５ｃの下部と天板６の間に取り付けてあり、天板６を上下動させるものである。駆動手段は特に限定されないが、本実施形態例では昇降機構３ａとしてピストンロッド３ｃを備えるエアシリンダを用いており、ピストンロッド３ｃが伸縮動作して、先端に取り付けた天板６を上下動させる。昇降機構３ａは制御装置３ｂに接続されている。制御装置３ｂは、例えばエアコンプレッサであり、昇降機構３ａを駆動及び制御して上下動の速さ等を調整する。上下動の速さに特に制限はないが、本実施形態例では、約２０ｍｍ離れた状態の可動電極４１と固定電極４２を、１秒間に１回接触させるほどの速さとしてある。

ここで、電極駆動装置３を作動させた際の可動電極４１の動作の詳細を図４に基づいて説明する。なお、図４中の矢印は、ピストンロッド３ｃや天板６等の上下動する部材が、図面の状態から次の状態へ動く際の動作方向を示す。
図４（ａ）は、昇降機構３ａが天板６を最も上昇させた状態である。この状態において、可動電極４１と固定電極４２とは離間しており、付勢部材７は付勢力を有しない。図４（ａ）の状態から、昇降機構３ａのピストンロッド３ｃが下降すると、天板６とともに、電極係止具８に取り付けた可動電極４１が下降していく。可動電極４１が固定電極４２にちょうど接触した状態が図４（ｂ）である。
図４（ｂ）の状態において、可動電極４１は既に固定電極４２に接触しているが、ピストンロッド３ｃは未だ下降途中であり、付勢部材７は付勢力を有しない。この状態から、昇降機構３ａのピストンロッド３ｃがさらに下降して、天板６が下降すると、電極係止具８の位置は変わらないが、付勢部材７は天板６によって下方へ押し付けられ、徐々に付勢力が付与されて図４（ｃ）の状態となる。
図４（ｃ）は、昇降機構３ａが天板６を最も下降させた状態である。この状態から、昇降機構３ａは上昇し、再び図４（ａ）の状態へ戻る。この一連の動作が繰り返されることによって、可動電極４１と固定電極４２は接触と離間を繰り返す。

下記の試験において、本発明の銀イオン水製造効率の評価をおこなった。なお、実施例及び比較例は以下に示す同一の試験方法及び評価方法により実施した。
＜試験方法＞
銀電極として、長さ５０ｍｍ×幅３０ｍｍ×厚さ６ｍｍの平板状の銀電極４１，４２を用いた。電解槽１には２０Ｌの純水を注ぎ、電解槽１の内部に五つの電極対４を完全に浸漬させ、電極対４は約２０ｍｍの間隔をあけて対向するように配置した。実施例においては、電極駆動装置３によって、対向する電極対４のうち一方の電極４１を他方の電極４２へ進退させ、一秒間に一回の速さで電極対４が接触するように、電極対４の接触と非接触を繰り返した。比較例においては、電極対４の非接触状態を保った。
電極対４には、電圧２４ボルト（電流値１．５アンペア）を印加し、一時間毎の純水中の銀イオンの濃度を測定した。また、試験後の電極表面の不純物の付着状態を目視にて観察した。

＜試験結果＞
図５に示すように、電極どうしの非接触状態を保った比較例では、２時間で約０．５ｐｐｍの銀イオンが発生していたのに対し、電極対の接触と非接触を繰り返した実施例では、２時間で既に５ｐｐｍの銀イオンが発生しており、試験開始後数時間で銀イオンの製造効率に明確な差が見られた。試験開始１０時間後には、比較例の銀イオン濃度は約３ｐｐｍであったのに対し、実施例では約４７ｐｐｍの銀イオン濃度に達しており、非接触状態を保った比較例よりも、電極対の接触と非接触を繰り返した実施例の銀イオン製造効率が、顕著に優れることが分かった。
また、実験開始１０時間後の電極表面を目視で観察したところ、比較例よりも実施例の電極表面の方が黒く着色しており、不純物が多く析出していることが見て取れたが、図５に示すように、実施例においては、９時間経過後も銀イオンの高い製造効率が衰えることはなかったため、電極対の接触と非接触を繰り返した場合は、電極表面の不純物の析出量に関わらず、効率よく銀イオンを製造できることが分かった。

以上のように、本発明によれば、電極対４のうち一方の銀電極４１は、他方の銀電極４２へ進退する方向へ移動可能であり、電極駆動装置３の昇降機構３ａが一方の銀電極４１を上下動させて、電極対４が接触と非接触を繰り返すため、電極表面の不純物の堆積に関わらず、銀イオン水の製造効率が高い。
また、銀電極４１，４２は板状であり、互いに面接触するため、電極表面の広い範囲で銀イオンを発生させることが可能であり、製造効率を高めることができる。
そして、一方の銀電極４１は付勢部材７を備え、銀電極４１，４２どうしが接触した際に付勢力が付与されるため、銀電極４１，４２が消耗されても銀電極４１，４２どうしは接触可能であるため、製造効率の低下を防ぐとともに、長期にわたって電極の交換をする必要がない。
さらに、電極係止具８を備え、電極係止具８の下端部には、互いに向かい合う方向に延出する係止部８ａ，８ａが形成されており、係止部８ａ，８ａが可動電極４１の前後の側面に設けた溝部４１ａを着脱自在に係止され、電極係止具８を介して可動電極４１へ電圧が印加されるため、銀電極４１の交換が容易である。

本発明は、上記の実施形態に限定されない。本実施形態例では、電極対は水平方向において互いに平行に配置されており、一方の銀電極を昇降機構によって上下に移動させて、他方の銀電極へ接触させるものであるが、電極対を垂直方向において互いに平行に配置し、一方の銀電極を左右に移動させて、他方の銀電極へ接触させるものであってもよい。また、本実施形態例では、一方の銀電極が電極係止具に着脱自在であって、他方の銀電極は基板に固定されているが、他方の銀電極も基板へ着脱自在に構成し、電圧は基板を介して電極に印加されるものであってもよい。昇降機構はエアシリンダに限られず、カム機構を用いてもよい。

１電解槽
２電源装置
３電極駆動装置
３ａ昇降機構
３ｂ制御装置
３ｃピストンロッド
４電極対
４１可動電極（一方の銀電極）
４１ａ溝部
４２固定電極（他方の銀電極）
５電極支持体
５ａ支柱
５ｂ横材
５ｃ可動電極吊下げ部
５ｄ吊下げ基材
５ｅ固定電極吊下げ部
６天板
７付勢部材
８電極係止具
８ａ係止部
９基板
１０取手
Ｗ水面

Claims

電解槽と、電源装置と、電極駆動装置と、を備え、
前記電解槽内には、対向して配設される少なくとも一対の銀電極を備え、
前記一対の銀電極のうち一方の銀電極は、他方の銀電極へ進退する方向は移動可能であり、
前記電源装置で、前記一対の銀電極に直流電圧を印加しつつ、前記電極駆動装置で、前記一方の銀電極を、前記他方の銀電極に対して接触と非接触とを繰り返すように駆動することを特徴とする銀イオン水製造装置。
前記銀電極は板状であり、前記一対の銀電極は互いに面接触することを特徴とする請求項１に記載の銀イオン水製造装置。
前記一方の銀電極又は前記他方の銀電極は付勢部材を備え、前記一対の銀電極の接触状態において付勢力が付与されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の銀イオン水製造装置。
電極係止具を備え、電極係止具には前記銀電極が着脱自在に取り付けてあり、前記電極係止具を介して前記銀電極へ電圧が印加されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の銀イオン水製造装置。