JPH0655173A

JPH0655173A - イオン水生成器用電解槽

Info

Publication number: JPH0655173A
Application number: JP3878292A
Authority: JP
Inventors: Junichi Kawamura; 淳一河村; Hisashi Kudo; 寿士工藤
Original assignee: Japan Storage Battery Co Ltd
Current assignee: Japan Storage Battery Co Ltd
Priority date: 1992-01-28
Filing date: 1992-01-28
Publication date: 1994-03-01
Anticipated expiration: 2010-07-12
Also published as: JPH0763698B2

Abstract

(57)【要約】【目的】薄形かつ構造簡単なイオン水生成器用電解槽
を提供する。【構造】水導入部３と、水が薄板状の陽極板１面に沿
って流れるよう構成された酸性水生成用陽極室２と、酸
性水の流れ方向を陽極板１面に直角な方向に変えるため
の流路変更水路部４と、酸性水排出部５とを備えた酸性
水生成部と、水導入部１３と、水が薄板状の陽極板１面
に沿って流れるよう構成されたアルカリ性水生成用陰極
室１２と、アルカリ性水の流れ方向を陽極板１面に直角
な方向に変えるための流路変更水路部１４と、アルカリ
性水排出部１５とを備えたアルカリ性水生成部とを備
え、流路変更水路部を階層状に配設する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、陽陰極間に種々のイオ
ンを含む水を連続的に供給しながら水電解して、アルカ
リ性水と酸性水を得るイオン水生成器に利用できる電解
槽の構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】イオン水生成器は、医療物質生成器また
は医療用電解水製造装置の承認品目名で、薬事法の医療
機器に指定されている。厚生省薬務局長通知「薬発第７
６３号（昭和４０年１０月８日）」に記載された「効能
および使用上の注意」から引用すれば、陰極液（以下、
アルカリ性水と記す）は飲用して慢性下痢、消化不良、
胃腸内異常発酵、制酸、胃酸過多に有効であり、陽極液
（以下、酸性水と記す）は弱酸性のアストリンゼントと
して美容用に用いられる、とのことである。

【０００３】水を電解してアルカリ性水を得る方法とし
ては、古くからバッチ式があったが、最近では連続式が
主流となってきた。これは、陽極・陰極・セパレータ
（隔膜）などの主要部品を電解槽容器の中に適切な形で
配置して、水道水などを通水すると同時に両極間に直流
電圧を印加して電解し、アルカリ性水と酸性水を連続し
て取り出せるようにしたものである。

【０００４】従来の電解槽のタイプは、電極の形状など
によって、概ね、円筒状と平板状の二通りに分けられ
る。前者は円柱状の陽極を用い、その同心円まわりに容
器を兼ねた円筒状の金属製陰極を配置し、両極間にセパ
レータを介して陽陰極室を形成し、長手方向に通水させ
電解する（例、特開昭６１−７８４８９）。後者として
は形状の単純な平板電極、例えば、フェライト製陽極と
金属製陰極とを使用する角形の電解槽などが知られてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】円筒状のタイプは、陽
陰両極とも断面が円形（筒または柱）であるため、両極
間に介在させるセパレータも円筒状であり、どの部分も
同心円上の一定位置に保持されなければならない。両極
の位置が偏心したりすると、その部分で短絡したり、水
の流れが片寄り混入物や不溶解生成物が詰まったりす
る。従って、両電極をはじめその他の部品も寸法精度の
高いものを使用する必要があり、高価になる。しかも、
形状は複雑な円筒か円柱状などであるから、組立時にお
けるセパレータの挿入、電極端子の取り出し、水の出入
口の配置、漏水対策等々、膨大な苦労と工数の増加をき
たす。工数削減や組立ラインの自動化などは不可能であ
り、量産に不都合な構造であった。このように、根本的
に複雑な構造しか取りえない円筒状タイプに関しては本
発明の構造は対象外で適用できないが、これら従来の欠
点は後で述べる本発明の電解槽によって解決される。

【０００６】上述とは別の平板状タイプのものとして
は、陰極よりもかなり分厚いフェライト陽極を使用し、
アルカリ性水と酸性水とを分離するために複雑な二重構
造を採用した電解槽が公知だが（特開平２−２０３９８
９、第７図、第８図に記載）、ここでは、これと似た従
来の一般的な電解槽の構造を示す図４の側部断面図につ
いて説明する。１はフェライト製の陽極板、１１ａ、１
１ｂは金属製陰極板で、その間にコの字形の一体型セパ
レータ２０を介在させて陽極室と陰極室とを形成し、陽
極室２で酸性水を、陰極室１２でアルカリ性水を、それ
ぞれ生成する。このセパレータ２０は、酸性水とアルカ
リ性水とを別々に分離可能ならしめるために前述の二重
構造を構成しているとも言える。図４とは逆に、陰極板
１枚、陽極板２枚を用いてもよいが陽極は高価なので、
普通は陽極を中央に置いてその両側に陰極板を配置し陽
極の両表面を有効に利用することが多い。また、図４の
陽陰極板の数は合計３枚だがもっと多く用いることもあ
る。電解槽容器４０の下部には水入口３０が、上部には
酸性水排出口５とアルカリ性水排出口１５とが備えられ
ている。３、１３は陽極室、陰極室への水の導入部であ
る。図４の矢印で示した水の流れ方向から分かるよう
に、従来タイプの電解槽では、酸性水の排出口５を設け
る場所は、セパレータ２０の内側で、しかも、紙面に垂
直な方向でしか取り出しにくいことが理解されよう。つ
まり、排出口５は陽極板１の厚さと陽極室２の間隔の合
計で表される距離ｔと同一平行面の範囲内でしか設ける
ことができない。ただし、その口径は距離ｔ未満ならど
の箇所にも自由に設定できる。分厚いフェライト電極１
を用いる従来の構造では、ｔは少なくとも１０ｍｍ近く
あり、水の出口径５を大きくして大流量を得るには十分
な寸法である。ところが、後述の薄い金属製陽極板を用
いようとすると、距離ｔが５ｍｍ程度と小さくなり大口
径どころか排出口すら設け難いため、従来の構造は採用
できない。よって、新規な電解槽の構造を提供しなけれ
ば実施実用化できないことになる。

【０００７】さて、分厚いフェライト電極を用いた従来
の電解槽は寸法と重量が大きくなる欠点があった。フェ
ライトは金属酸化物の焼結物すなわちセラミックである
から、仕上がり寸法精度が悪いだけでなく、金属板と同
等に薄くすると焼成時に湾曲して積層圧迫のときに割れ
たり、落下や衝撃にも弱くなり、よって、機械的強度を
高めるために、少なくとも５ｍｍ程度の厚さをもって製
作されることが多い。従って、薄型・小型・軽量を目指
した高性能電解槽の陽極板としては、到底採用しづら
い。さらに、フェライトは、Ｆｅ₃Ｏ₄を主成分とし、
副成分には相当量（数１０％）のＮｉをはじめとして、
Ｍｎ・Ｚｎ・Ｃｕなどを混合したり、焼結を可能にする
ためその他の焼結助剤を添加するのが普通である。この
ように、フェライト中には人体健康上有害な重金属を含
むことが多く、厳しい電解条件下で陽極腐食して飲料水
に混入してくる恐れも多分にある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明は、陰極
には薄いステンレス板やチタン板等の金属極を用い、陽
極にはチタンなどの耐蝕性金属基板の表面に、白金やパ
ラジウム、イリジウムその他の貴金属を電解もしくは無
電解メッキした薄板状の金属電極を用いて電解槽を構成
し、電解水の排出構造に特徴を持たせることにより、上
記課題を解決せんとするものである。分厚いフェライト
にかえて薄い金属板を用いれば、電解槽は相当コンパク
トにできる。しかし、図４に示したように、酸性水の排
出口５は自由な箇所に設けられないから、水をうまく取
り出すには特別の工夫がいる。このために、各々の極板
とセパレータとの長さを陽陰極室の出口で順次変化させ
て階段状の開口部を形成し、各極室で電解された水が極
板面に対して直角に方向転換するように水路を構成し、
それぞれを区別して取り出し可能な電解槽構造としたも
のである。

【０００９】

【作用】上水道などの一般の飲料用水中には、通常、陽
陰両イオンが含まれる。この水を電解したときの反応と
しては、次式が考えられる。陽極反応（Ａ）２Ｈ₂Ｏ→Ｏ₂＋４Ｈ⁺＋４ｅ^- （Ｂ）４ＯＨ^-→Ｏ₂＋２Ｈ₂Ｏ＋４ｅ^- 陰極反応（Ｃ）４Ｈ₂Ｏ＋４ｅ^-→２Ｈ₂＋４ＯＨ^- （Ｄ）４Ｈ⁺＋４ｅ^-→２Ｈ₂ 全体反応（Ｅ）６Ｈ₂Ｏ→Ｏ₂＋２Ｈ₂＋４Ｈ⁺＋４ＯＨ^- 陽極が酸性、陰極がアルカリ性の環境下では、それぞれ
の電極付近はＯＨ^-イオン不足およびＨ⁺イオン不足に
なっているから、主として、式（Ａ）と（Ｃ）が起こ
り、全体反応は式（Ｅ）になると考えられる。陽極では
酸素が発生し、生成した水素イオンと陰極付近から移動
してくる陰イオンとで酸ができる。反対の陰極では水素
が発生し、生成した水酸基イオンと陽極付近から移動し
てくる陽イオンとでアルカリができる。

【００１０】電解時に流れる電流は種々の要因によって
変化するが、印加電圧が高いほど電流は大きくなり、ア
ルカリ性および酸性度のより強い水になる。高性能の電
解槽が備えるべき条件に通水流量とＰＨがある。すなわ
ち、電解槽が小型で電極面積が小さくとも大流量で通水
でき、印加電圧が低くても大電流が流せて、望みのＰＨ
値の電解水が得られることである。広範囲のＰＨ値を得
るには電流は大きいほど好都合だが、限られた寸法の電
極で電流をできるだけ大きくするためには電極間は狭い
方がよいが、大流量はとれなくなるからどこかに最適条
件が存在する。なお、陽極板は高価であるから電極面積
をかせぐために裏表両面を有効利用するのは常道だが、
そのぶん、構造は難しくなる。

【００１１】これらの必要条件を同時に満たしながら、
効率よくアルカリ性水と酸性水とが分離できる本発明の
電解槽においては、陽陰極板やセパレータの幅は同じだ
が長さが違う。すなわち、３枚の陰・陽・陰極板やその
間のセパレータの長さを少なくとも片側端面部におい
て、長・中・短の順に変化させ積層群の端面（水出口
部）で斜めに切られたような階段状の切口を形成する。
このようにすると、極板群の片側表面から透視したとき
の開口部分（投影面）は長さを加減することでいくらで
も自由に大きくできるので、実質的に開口部を拡大する
のと同じ効果がある。故に、通水時の圧力損失が減少し
て大流量が取り出せる。

【００１２】

【実施例】次に、本発明の実施例について図１と図２を
説明する。図１は本発明のイオン水生成器用電解槽の主
要構成部品を示す側部断面図であり、図２は図１のＡ−
Ａ’線における、同じく平面断面図である。図中の１は
陽極板であり、具体的には、チタンやタンタルなどの基
板表面に白金族金属をメッキやスパッタ法で被覆表面処
理することにより、耐蝕性を向上させ電気化学的活性を
付与した薄板状金属電極が使用される。陽極板１として
ステンレス板をメッキなしで用いても通電できるが、耐
蝕性が不十分で寿命が短い。チタンは耐蝕性はよいが、
メッキせずに用いると直流電圧印加時に酸化被膜が表面
に形成されて通電できなくなる。電極が不働態化しない
ように白金メッキを施すが、その厚さは０．１μｍ以上
あればよい。１１ａ、１１ｂはいずれも陰極板で、陽極
板１ほどの耐蝕性は必要でない。通常のステンレス板や
ニッケル板などが使用できる。その寸法は、図で示すよ
うに、陽極板１の片側に対面させる陰極板１１ａはより
短くし反対側の陰極板１１ｂはより長くしてある。２０
ａ，２０ｂはイオン交換膜や紙、布、不織布などででき
たセパレータであり、陽極板１と陰極板１１ａ、及び陽
極板１と陰極板１１ｂとの間に介在させて、その間に陽
極室２ａ、２ｂと陰極室１２ａ、１２ｂとを形成する。
セパレータ２０に必要な性質としては、極室に水を流し
ながら通電したときその中を陽イオンと陰イオンが容易
に移動でき、それぞれの極室で生成したアルカリ性水と
酸性水とができるだけ混じり合わないように分離できる
ことである。尚、セパレータ２０と陽陰極板１、１１と
の間隔保持のために、図示していないが実際には、水の
流通を妨げないような小球や短冊状のいわゆるスペーサ
をその間に配置させることが多い。

【００１３】これら電極とセパレータを重ね合わせた積
層群は、プラスチック製の電解槽容器４０および蓋５０
のなかに、挿入または配置される。各極板からは容器の
外部に適切な方法で電極端子を取り出し、これに電圧を
印加する。電解槽容器４０には水入口３０と酸性水排出
口５ａ、５ｂ及びアルカリ水排出口１５ａ、１５ｂが設
けてある。４、１４は互いに平行な溝状水路より成る流
路変更水路部である。陽陰極板やセパレータを積層して
から電解槽容器４０に挿入するか容器内で順次積層する
か、いずれにしても、各々の極室２、１２と流路変更水
路部４、１４とは、その部分で水漏れが生じないよう
に、密接に連通せしめることが重要である。図１の矢印
は水の流れ方向を示しており、各極室へは共通の水入口
３０から導入部３、１３を経て一様に水が入り、排出部
５、１５では各極室ごとに区別して水が取り出される様
子が分かる。

【００１４】次に、本発明の他の実施例を示す図３の側
部断面図を用いて、より実用的なイオン水生成器用電解
槽について説明する。前記、図１、図２と同様に、１は
陽極板、１１ａ、１１ｂは陰極板、２０ａ、２０ｂはセ
パレータであり、これらの部品によって陽陰極室２ａ、
２ｂ、１２ａ、１２ｂが形成され、これら積層群は電解
槽容器４０と蓋５０との中に入れられる。前述の図１と
異なる点は、各極室への水導入部分が各室ごと区画され
ていて開口部３０ａ，３０ｂ，３０ｃを通じて順次各極
室に通水されることと、陽極室２ａ、２ｂ及び陰極室１
２ａ、１２ｂからの電解水は、各々まとめて酸性水用排
出部５とアルカリ水用排出部１５とから取り出されるこ
とである。また、各極室の、図面上部に示す流路変更水
路部は３個で構成され、２つの陰極室の流路変更水路１
４ａ、１４ｂは連通させてあり、アルカリ水は共通の排
出部１５から取り出される。陽極室２ａ，２ｂには共通
の水路４が設けてあり、酸性水は排出口５から取り出さ
れる。図３の水の流れは基本的には図２とほぼ同じであ
るが、陽陰極室下部においても上部と同様に極板とセパ
レータの長さを変えてある。このように実施すると、各
極室間隔が一定に保持しやすく、組立が容易で迅速にな
るという利点が得られる。

【００１５】

【発明の効果】本発明の電解槽は、人体衛生上安全な金
属電極を薄い平板状の形で採用し、水の流れ方に特徴を
持たせた構造とすることにより、薄型・小型・軽量・高
性能・高品質が達成される。しかも、構造が簡単で工業
的な量産にも向いているから、本発明の電解槽を組み込
んだイオン水生成器は大幅なコスト削減を可能ならしめ
その普及に貢献すること間違いなく、実用的価値は極め
て大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るイオン水生成器用電解
槽の側部断面図である。

【図２】本発明の図１のＡ−Ａ’線における平面断面図
である。

【図３】本発明の他の実施例に係るイオン水生成器用電
解槽の側部断面図である。

【図４】従来の代表的な構造を有するイオン水生成器用
電解槽の側部断面図である。

【符号の説明】

１陽極板１１陰極板２陽極室１２陰極室３、１３導入部４、１４流路変更水路部５、１５排出部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水を電解してアルカリ性水と酸性水とを
生成させるイオン水生成器用電解槽において、導入部（３）と、薄板状の陽極板（１）を備えた陽極室
（２）と、流路変更水路部（４）と、排出部（５）とを
備えてなる酸性水生成部であって、導入部（３）は、水を陽極室（２）に導入するためのも
のであり、薄板状の陽極板（１）を備えた陽極室（２）は、導入部
（３）より導入された水が薄板状の陽極板（１）面に沿
って流れるよう構成され、その水を電解により酸性水に
するためのものであり、流路変更水路部（４）は、導入部（３）の対向部に設け
られ、陽極板（１）面に沿って流れてきた酸性水の流れ
方向を陽極板（１）面に直角な方向に変えるためのもの
であり、排出部（５）は、流路変更水路部（４）に設けられ、酸
性水を取り出すためのものと、導入部（１３）と、陰極板（１１）を備えた陰極室（１
２）と、流路変更水路部（１４）と、排出部（１５）と
を備えてなるアルカリ性水生成部であって、導入部（１３）は、水を陰極室（１２）に導入するため
のものであり、陰極板（１１）を備えた陰極室（１２）は、導入部（１
３）より導入された水が陰極板（１１）面に沿って流れ
るよう構成され、その水を電解によりアルカリ性水にす
るためのものであり、陰極板（１１）は、陽極室と陰極室とを区画するための
セパレ−タ（２０）を介して、陽極板（１）に対面して
配設されたものであり、流路変更水路部（１４）は、導入部（１３）の対向部に
設けられ、陰極板（１１）面に沿って流れてきたアルカ
リ性水の流れ方向を陰極板（１１）面に直角な方向に変
えるためものであり、排出部（１５）は、流路変更水路部（１４）に設けら
れ、アルカリ性水を取り出すためのものと、をそなえてなることを特徴とするイオン水生成器用電解
槽。
【請求項２】交互に配設された１つ以上の酸性水生成
部及び１つ以上のアルカリ水生成部と、酸性水生成部とアルカリ水生成部との配設に従って、順
次段階的に、流れ方向の寸法が変化させられた陽陰極板
（１、１１ａ、１１ｂ）及びセパレ−タ（２０ａ、２０
ｂ）と、酸性水生成部とアルカリ水生成部との配設に従って、階
層的に設けられた流路変更水路部（１４ａ、４ａ、４
ｂ、１４ｂ）と、を備えてなることを特徴とする請求項１記載のイオン水
生成器用電解槽。