JPH05208190A - 電解イオン水発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 円筒電極の極面が原水の電気分解に有効に使
用されてイオン化効率が向上され、電解槽を小型化でき
る電解イオン水発生装置を提供する。 【構成】 電解槽内にポーラスな隔膜を介して互いに対
向する位置に配設された陰極電極と陽極電極とに通電
し、陰極電極側からアルカリイオン水を取り出す電解イ
オン水発生装置において、少なくとも三本の円筒形の円
筒電極４０ａ、４０ｂ、４８が、隣接する円筒電極との
極性が異なるように、円筒形に形成された隔膜４２ａ、
４２ｂを介して同心円状に配設されていると共に、円筒
電極４０ａ、４０ｂ間に挟まれ且つ円筒電極４０ａ、４
０ｂと極性を異にする円筒電極４８の表面積が、円筒電
極４８の内周面及び外周面の各々に対向する円筒電極４
０ａ、４０ｂの各対向周面を合計した合計面積と略等し
いことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電解イオン水発生装置に
関し、更に詳細には電解槽内にポーラスな隔膜を介して
互いに対向する位置に配設された陰極電極と陽極電極と
に通電し、陰極電極側からアルカリイオン水を取り出す
電解イオン水発生装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電解槽内に配設された電極に通電するこ
とによって、電解槽内の原水をイオン水に変換する電解
イオン水発生装置としては、例えば特公昭６０ー２００
７３号公報に提案されている。この電解イオン水発生装
置は、電解槽をポーラスな隔壁で仕切り、陰極室と陽極
室とを構成し、これら極室に棒状の電極を配設して成る
ものである。配設した電極に通電すると、電解槽内の原
水を電気分解して陽極室に生成するｐＨ値の高いアルカ
リイオン水を取り出す装置である。ところで、電気分解
による原水のイオン化効率を向上させるためには、原水
と接触して電気分解を行う陰極電極及び陽極電極の面積
を可及的に広くすることが必要である。このため、実公
昭５８ー４７９９４号公報においては、円筒形に形成さ
れた円筒陰極電極と円筒陽極電極とを隔膜を介して同心
円状に配設した電解イオン水発生装置が提案されてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記円筒陰極電極と円
筒陽極電極とを同心円状に配設した電解イオン水発生装
置においては、従来の棒状の電極に比較して、陰極電極
と陽極電極との有効面積を広く取ることができる。しか
しながら、同心円状に配設した円筒電極を使用しても、
原水のイオン化効率が大幅に向上されず、所定量のアル
カリイオン水を連続採取せんとすると、電解槽が大型化
するため、電解イオン水発生装置も大型化する。そこ
で、本発明の目的は、円筒電極の極面が原水の電気分解
に有効に使用されてイオン化効率が向上され、電解槽を
小型化できる電解イオン水発生装置を提供することにあ
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、前記目的
を達成すべく、先ず、同心円状に配設した円筒電極を使
用しても、原水のイオン化効率が大幅に向上されない原
因ついて検討したところ、同心円状に配設した円筒電極
において、外側に配設した電極の内周面積が内側に配設
した電極の外周面積よりも大きくなることに起因してい
ることが判明した。つまり、原水の電気分解は、陽極電
極の極面と陰極電極の極面との間で行われるため、電極
間において極面積差が存在すると、原水のイオン化効率
は極面積の小さい電極のイオン化効率に従うためであ
る。本発明者等は、この様な知見に基づいて更に検討を
重ねた結果、少なくとも三本の円筒電極を同心円状に配
列することによって、陰極電極と陽極電極との極面積を
等しくできることを見出し、本発明に到達した。

【０００５】即ち、本発明は、電解槽内にポーラスな隔
膜を介して互いに対向する位置に配設された陰極電極と
陽極電極とに通電し、陰極電極側からアルカリイオン水
を取り出す電解イオン水発生装置において、少なくとも
三本の円筒形の円筒電極が、隣接する円筒電極との極性
が異なるように、円筒形に形成された隔膜を介して同心
円状に配設されていると共に、二本の円筒電極間に挟ま
れ且つ前記二本の円筒電極と異なる極性を有する一本の
円筒電極の表面積が、前記一本の円筒電極の内周面及び
外周面の各々に対向する円筒電極の各対向周面を合計し
た合計面積と略等しいことを特徴とする電解イオン水発
生装置にある。かかる構成の本発明において、陽極電極
の消耗が陰極電極に比較して速いため、二本の陰極電極
間に一本の陽極電極が挟まれていることが、電極の交換
を陽極電極の交換のみで済ますことができる。また、陽
極電極がチタン(Ti)金属から成る円筒電極であって、前
記円筒電極の表面に白金(Pt)がコーティングされている
ことが、陽極電極の交換頻度を少なくできる。

【０００６】

【作用】本発明によれば、例えば陰極である二本の円筒
電極間に陽極である一本の円筒電極が挟まれている場
合、陽極円筒電極の内周面及び外周面の表面積と、陽極
円筒電極の内周面と対向する陰極円筒電極の外周面及び
陽極円筒電極の外周面と対向する陰極円筒電極の内周面
の合計面積とが等しく、電気分解に供し得る円筒電極の
極面を最大限利用できるため、原水のイオン化効率を向
上できる結果、電解槽の小型化が可能となるのである。

【０００７】

【実施例】本発明を図面を用いて説明する。図１は、本
発明の一実施例である電解イオン水発生装置の構造の概
略を示す概略図である。図１において、蛇口１０から
は、分岐栓１２によって原水又はアルカリインオン水が
選択されて吐出する。原水又はアルカリインオン水の選
択は、分岐栓１２に設けられたハンドル１４を回動する
ことによってなされる。ハンドル１４が原水側に回動さ
れると、水道管（図示せず）より供給される原水が蛇口
１０から直接吐出される。一方、ハンドル１４がアルカ
リインオン水側に回動されると、水道管（図示せず）か
ら供給される原水が分岐栓１２からパイプ１６ａの方向
に流れ、浄水槽１８に流入する。浄水槽１８に流入した
原水は、活性炭カートリッジ２０を通過し、更に中空糸
層２２を通過して、原水中の不純物や塩素等を吸着・ロ
過されてパイプ１６ｂから流出する。尚、原水に含まれ
る塩素等は全て浄化層１８内に吸着・ロ過されることは
なく、一部は浄化済原水中に含まれる。

【０００８】パイプ１６ａの途中には、第１の温度セン
サ２４が設けられている。第１の温度センサ２４は、サ
ーミスタ等が使用され、パイプ１６ａの水温を検出して
パイプ１６ａよりも後段部分の凍結防止、異常高温の原
水流入に因る活性炭カートリッジ２０の劣化防止等のた
めに設けられているものである。例えば凍結防止におい
ては、第１の温度センサ２４が５℃以下の低温原水の流
入を検知すると、後述する電解槽の電極に交流電流を流
して電解槽を所定温度に加熱する。また、原水温度が３
５℃を越える高温原水の流入を検知すると、第１の電磁
弁４７によってパイプ１６ａが閉塞されるようになって
いる。尚、第１の温度センサ２４は、装置内に流入する
原水の温度を検出するために設けられており、必ずしも
図１に示す位置に設ける必要はない。更に、パイプ１６
ａの途中には、パイプ１６ａに流入した原水の水圧を検
出する第１の水圧センサ２８が設けられている。この第
１の水圧センサ２８に代えて流量メータを設けてもよ
い。

【０００９】パイプ１６ｂに流出した浄化済原水（以
下、浄化原水と称することがある）は、カルシウム添加
筒３６から一定量のカルシウム粉末が添加され、電解槽
３２に供給される。パイプ１６ｂの途中には、第２の水
圧センサ３０及び定流量弁３４が設けられおり、第２の
水圧センサ３０は、電解槽３２に流入する浄化原水の水
圧を検出する。この第２の水圧センサ３０で検出された
パイプ１６ｂの水圧と第１の水圧センサ２８で検出され
たパイプ１６ａの水圧とを比較することによって、浄化
槽１８の閉塞程度を知ることができる。尚、第２の水圧
センサ３０に代えて、流量メータを使用してもよい。ま
た、定流量弁３４は、パイプ１６ｂから電解槽３２に流
入する浄化原水の流量（又は水圧）の最大値を規定す
る。

【００１０】電解槽３２に流入した浄化原水は、ポーラ
スな隔壁４２を介して対向して配設された陰極４０と陽
極４８との間で電気分解がなされ、陰極４０が配設され
た陰極室４４にはアルカリイオン水が生成されると共
に、陽極４８が配設された陽極室４６には酸性水が生成
される。陰極室４４に生成されたアルカリイオン水は、
パイプ１６ｃによって電解槽３２から流出し、パイプ１
６ｅ及び分岐栓１２を経て蛇口１０から吐出する。一
方、陽極室４６に生成された酸性水は、パイプ１６ｄを
経て排水又は他の用途に使用される。パイプ１６ｃの先
端はパイプ１６ｄと合流しており、パイプ１６ｅとの分
岐点には、第２の電磁弁５１が設けられ、更にパイプ１
６ｅとの分岐点よりも下流側にも第３の電磁弁５０が設
けられている。

【００１１】ここで、第２の電磁弁５１が開放され且つ
第３の電磁弁５０が閉塞されている場合には、アルカリ
イオン水はパイプ１６ｅを経由して蛇口１０に流れる。
他方、第２の電磁弁５１が閉塞され且つ第３の電磁弁５
０が開放されている場合には、アルカリイオン水はパイ
プ１６ｄを経由して排出される。この様にアルカリイオ
ン水をパイプ１６ｄに流す場合としては、例えば電解イ
オン水生成装置の使用を一旦停止した後、再使用する際
に、陰極室４４及び陽極室４６内の残存水を排水する場
合、或いはアルカリイオン水と酸性水とを混合した水を
作る場合等を挙げることができる。尚、アルカリイオン
水と酸性水とを混合した水を作る場合には、パイプ１６
ｄの途中に設けられた流量調整ネジ５２で酸性水の流量
を調整することも可能である。

【００１２】これまで説明してきた図１は、電解イオン
水発生装置における電解槽３２等の配置位置を説明する
説明図であるため、電解槽３２内に配設された電極の構
造等を省略して示した。かかる図１に示す電解槽３２に
配設した電極としては、図２に示す様に、三本の円筒電
極を同心円状に配設したものである。かかる円筒電極
は、図２ａ、図２ｂに示す様に、陰極の極性を有する陰
極円筒電極４０ａ、４０ｂとの間に隔壁４２ａ、４２ｂ
を介して陽極の極性を有する陽極円筒電極４８が配設さ
れている。本実施例の陽極円筒電極４８は、チタン(Ti)
金属から成る円筒体の表面に白金(Pt)がコーティングさ
れているものを使用している。この様な円筒体を陽極円
筒電極４８として使用することによって、陽極円筒電極
４８の交換頻度を少なくすることができる。尚、陰極円
筒電極４０ａ、４０ｂは、陽極円筒電極４８に比較して
消耗速度が遅いため、ステンレス製の筒体であってもよ
い。これら陰極円筒電極４０ａ、４０ｂ及び陽極円筒電
極４８には、端子４３、４９から直流電流が供給され
る。

【００１３】図２に示す隔壁４２ａ、４２ｂは、図３ａ
に示す様に、合成樹脂製の駕籠状の円筒体４５の内側面
の全面に亘ってポリエステル繊維から成る湿式不織布が
貼られたものである。この円筒体４５は、円筒体４５の
周縁に沿って長手方向に配設された複数本の棒状の縦桟
４５ａと周方向に配設された複数本の横桟４５ｂとによ
って形成されている。かかる縦桟４５ａは、図３ａのＡ
ーＡ面における断面形状を示す図３ｂに示す様に、丸断
面であり、陰極円筒電極４０ａ、４０ｂの各々と陽極円
筒電極４８との間のスペサーとしても働く。従って、縦
桟４５ａの直径ｔが陰極円筒電極４０ａ、４０ｂの各々
と陽極円筒電極４８との距離である。

【００１４】この様な図２に示す本実施例の電極におい
て、陽極円筒電極４８の表面積が、陽極円筒電極４８の
外周面に対向する陰極円筒電極４０ａの内周面の面積と
陽極円筒電極４８の内周面に対向する陰極円筒電極４０
ｂの外周面の面積との合計面積が略等しくなるように、
陰極円筒電極４０ａ、４０ｂ、陽極円筒電極４８が形成
されている。かかる関係に在る陰極円筒電極４０ａ、４
０ｂ、陽極円筒電極４８の半径については、下記に示す
関係式が成立する。ここで、図２ａに示す様に、陰極円
筒電極４０ａの半径をｒ、陽極円筒電極４８の半径を
Ｒ、陰極円筒電極４０ｂの半径をＬとし（ｒ＜Ｒ＜
Ｌ）、半径に対して各電極の厚みが無視できるとする。 ２×２πＲ＝２πｒ＋２πＬ Ｒ＝（ｒ＋Ｌ）／２

【００１５】かかる関係にある本実施例の電極が装着さ
れた電解槽３２に浄化原水を供給すると、陰極円筒電極
４０ａの内周面と陽極円筒電極４８の外周面との間、及
び陰極円筒電極４０ｂの外周面と陽極円筒電極４８の内
周面との間で電気分解が行われる。その際に、本実施例
の電極では、陽極円筒電極４８の全周面で電気分解を行
うことができ、原水のイオン化効率を最大とすることが
できる。また、隔膜４２ａ、４２ｂの各々と陽極円筒電
極４８との間では酸性水が生成し、隔膜４２ａと陰極円
筒電極４０ａとの間及び隔膜４２ｂと陰極円筒電極４０
ｂとの間でアルカリイオン水が生成する。生成したアル
カリイオン水及び酸性水は、円筒電極の端部の一方に装
着された分流板等によって分流され、アルカリイオン水
は図１に示すパイプ１６ｃによって電解槽３２から流出
し、酸性水はパイプ１６ｄから排出される。

【００１６】本実施例において、図２に示す隔壁４２
ａ、４２ｂとして使用したポリエステル繊維から成る湿
式不織布は、図３ａに示す駕籠状の円筒体４５によって
担持されている。この円筒体４５は、複数本の棒状の縦
桟４５ａと複数本の横桟４５ｂとが組み合わされたもの
である。かかる円筒体４５の縦桟４５ａは、陰極円筒電
極４０ａ、４０ｂの各々と陽極円筒電極４８との間のス
ペサーでもあるため、原水は縦桟４５に沿って流れつつ
イオン化される。ところで、電極を通過する原水の滞留
時間が長い程、原水と電極との接触時間が長くなるた
め、原水のイオン化効率が良好となる傾向がある。この
ため、円筒体４５として図４に示す円筒体を使用するこ
とが好ましい。図４に示す円筒体４５は、長手方向に配
設された複数本の縦桟４７ａに対し、所定の傾斜角度で
交差するスパイラル桟４７ｂが配設されている。このス
パイラル桟４７ｂは、陰極円筒電極４０ａ、４０ｂの各
々と陽極円筒電極４８との間のスペサーともなるため、
原水はスパイラル桟４７ｂに沿って流れつつイオン化さ
れる。このため、図３の円筒体４５に比較して、図４の
円筒体４５を使用した電極においては、図３の円筒体４
５を使用した電極に比較して、電極における原水の滞留
時間を長くでき、イオン化効率を向上することができ
る。尚、図４においても、円筒体４５の内側面の全面に
亘って貼られたポリエステル繊維から成る湿式不織布が
隔膜４２として使用されている。

【００１７】以上、説明した本実施例においては、チタ
ン(Ti)金属から成る円筒体の表面に白金(Pt)がコーティ
ングされている電極を陽極にのみ使用したが、陰極にも
使用してもよいことは勿論のことである。また、本実施
例では、二本の陰極円筒電極間に一本の陽極円筒電極が
挟まれた例を示したが、二本の陽極円筒電極間に一本の
陰極円筒電極が挟まれていてもよく、四本以上の円筒電
極が同心円状に配設されていてもよい。

【００１８】

【発明の効果】本発明によれば、電解槽の小型化が可能
となり、電解イオン水発生装置を小型化できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す概略図である。

【図２】図１の電解槽３２に装着された電極の概略の横
断面図及び縦断面図である。

【図３】図２の隔膜４２ａ、４２ｂの正面図及び横断面
図である。

【図４】他の実施例を示す正面図である。

【符号の説明】

４０ａ、４０ｂ、４８ 円筒電極 ４２ａ、４２ｂ 隔膜

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電解槽内にポーラスな隔膜を介して互い
   に対向する位置に配設された陰極電極と陽極電極とに通
   電し、陰極電極側からアルカリイオン水を取り出す電解
   イオン水発生装置において、 少なくとも三本の円筒形の円筒電極が、隣接する円筒電
   極との極性が異なるように、円筒形に形成された隔膜を
   介して同心円状に配設されていると共に、 二本の円筒電極間に挟まれ且つ前記二本の円筒電極と異
   なる極性を有する一本の円筒電極の表面積が、前記一本
   の円筒電極の内周面及び外周面の各々に対向する円筒電
   極の各対向周面を合計した合計面積と略等しいことを特
   徴とする電解イオン水発生装置。
2. 【請求項２】 二本の陰極電極間に一本の陽極電極が挟
   まれている請求項１記載の電解イオン水発生装置。
3. 【請求項３】 陽極電極がチタン(Ti)金属から成る円筒
   電極であって、前記円筒電極の表面に白金(Pt)がコーテ
   ィングされている請求項１又は請求項２記載の電解イオ
   ン水発生装置。