JPH08173970A - 電解イオン水の生成方法および生成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 常に塩素含有量の少ない高塩基度のアルカリ
イオン水と高酸性度の酸性イオン水を同時に生成するこ
とができる電解イオン水の生成方法および生成装置を提
供する。 【構成】 (1) 陰極室と陽極室の極性を自在に反転させ
ながら電解イオン水を連続的に生成する方法において、
処理水を常に陰極室として使用される極室に供給して陰
極室側の水圧を陽極室側より高くした状態で電解する生
成方法。(2) 陰極室と陽極室の極性を自在に反転するこ
とにより、極室を交互に使用して電解イオン水を連続的
に生成する装置において、極室に連通する処理水の入水
路１を切替弁２を介して陰極室（６、７）側と陽極室
（５、７）側とに分岐させ、極室の極性切替えに連動し
て前記切替弁２が処理水を常に陰極室として使用されて
いる極室に供給する機構を備えた生成装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電解イオン水の生成装
置およびその生成方法に係り、詳しくは陰極室と陽極室
との極性を反転させ極室を交互に使用して電解イオン水
を連続的に生成する際に、酸性イオン水がアルカリイオ
ン水に混入する事態を抑制し、常に塩素含有量が少ない
高塩基度のアルカリイオン水と高酸性度の酸性イオン水
を同時に生成することができる電解イオン水の生成方法
およびその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電解イオン水生成装置で生成されるアル
カリイオン水は、カルシウム、ナトリウム、マグネシウ
ム、カリウムなどの陽イオンを含んでいるため、飲料水
として美味であるうえに人体に不足するアルカリ性やミ
ネラルを補給して健康を維持する機能があり、一方、同
時に生成される陰イオンを含む酸性イオン水は殺菌作用
があって、野菜、果物、食器類などの洗浄のほか、洗顔
時にアストリンゼン作用を与える等の効果がある。この
ため、これらイオン水を安直かつ効率よく生成するため
の各種機構の電解イオン水生成装置が開発され、家庭用
および業務用として普及している。

【０００３】電解イオン水生成装置のタイプとしては平
板電極を用いる積層構造と環状電極を用いる筒状構造が
知られているが、いずれの構造も装置に給水された処理
水が陽極および陰極となる電極板を交互に配列した電解
槽中を通過する過程で含有電解質が電離され、陰極側で
生成したアルカリイオン（陽イオン）水と陽極側で生成
した酸性イオン（陰イオン）水を個別の出口から分別採
取するように設計されている。

【０００４】しかしながら、この構造による電解イオン
水生成装置には、電解階段を通じて陰極電極板の面に電
極生成した金属イオンがスケールとして付着堆積し、経
時的に電解効率を減退させたり、電極板を腐食劣化させ
る等の問題点がある。したがって、時々電解槽を洗浄し
て陰極電極板に付着したスケールを除去する必要があ
る。陰極電極板に付着したスケールの除去手段として
は、洗浄液を陰極電解槽に通して化学的に洗浄する方法
（化学洗浄）と電極の極性を変えて電気的に除去する方
法（逆電洗浄）があるが、このうち化学洗浄をおこなう
場合には洗浄液との化学反応によって多量のガス発生を
もたらし、このガスが生成イオン水の供給側に流入して
系内トラブルを招く欠点がある。

【０００５】このようなガス発生に伴う不都合を解消す
るために、連続式電解水生成装置の陰極槽および陽極槽
の各出口ラインに管路切替弁を設け、この管路切替弁を
介して循環ポンプと気液分離手段をもつ洗浄用ラインに
連絡する洗浄循環路を構成した化学洗浄機構（特公昭63
−8833号公報）、更にこれを改良して上記各出口ライン
にそれぞれフロートスイッチを設けるとともにフロート
スイッチ上流側でソレノイドバルブおよび絞りを介して
ドレンを連通し、一方フロートスイッチの動作で他方の
ライン側のソレノイドバルブを開放作動するように構成
して化学洗浄と逆電洗浄を同時に施す連続式電解水生成
装置（特公平２−6588号公報）が提案されている。

【０００６】ところが、上記の装置機構では管路切替弁
を切り換えると生成イオン水の流出が停止する関係で、
連続的な採水が不可能となる。そこで、特開平１−２０
７１８８号公報および特開平４−７４５８５号公報に
は、逆電洗浄のみにより電解槽の洗浄を行いながらイオ
ン水の連続生成と分別採取を可能としたイオン水生成装
置が提案されている。

【０００７】前記した逆電洗浄方式による先行技術のう
ち前者（特開平１−207188号公報）の電解イオン水生成
装置は、電解機に印加電圧の極性を反転して電解水生成
操作を続行できる材質の電極を使用し、電解機の給排水
系に設けたフロースイッチバルブの開閉信号時間を積算
してその積算出力信号によって所定時間毎に印加電圧極
性を切換えて電解を行う機構であり、流路切換装置には
モーターなどの駆動装置により作動するスライド弁が用
いられている。しかし、この機構は構造的に複雑となっ
てコンパクトに設計することができないうえ、製作費用
も高騰化する難点がある。一方、後者（特開平４−7458
5 号公報）のイオン水生成装置は、各電解槽の電極極性
を切り換えるための極切り換え手段と、その極切り換え
により陰極室とアルカリイオン水吐口との水路および陽
極室と酸性イオン水吐口との水路を連通させる水路切り
換え手段とを備える機構となっている。しかし、具体的
な水路切り換え手段は陰極室に連通する第１切換弁およ
び陽極室に連通する第２切換弁の２つの開閉弁によって
行う構造に設計されているため、前者同様に機構が複雑
化する問題点がある。

【０００８】本発明者らは、かかる従来技術の問題点を
解消し得る電解イオン水の生成装置として、表裏同形状
の電解槽ユニットパネルを積層固定し、出水側外蓋内に
設けた単一の切替弁を電解槽の極性の反転に連動させる
ことにより生成イオン水の流路を切替えることが可能な
簡易かつ増減可能なコンパクト組立構造の装置を提案し
た（特開平６−226258号公報）。この構造によれば、ア
ルカリイオン水出口からはアルカリイオン水が、また酸
性イオン水出口からは酸性イオン水がそれぞれ極の反転
に関係なく採取でき、しかも極室を交互に使用して連続
的に電解イオン水の生成ができるため、電極の寿命を大
巾に延長することが可能となる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】このように、特開平６
−２２６２５８号公報記載の装置によれば、陰極室、陽
極室の極性を適宜に切り替えて極室を交互に使用するこ
とによって電極に付着するスケールが効率よく除去され
るため、電解効率が向上すると共に、電極寿命の延命
化、コストの低減などの効果がもたらされるが、生成し
たアルカリイオン水中に電解により発生する塩素が混入
するという看過できない問題があった。アルカリイオン
水に混入する塩素は、陽極室で生成する酸性水側で発生
するが、極室や流路が完全に密閉されて両者の混在を防
止し得るものであれば特に問題はないが、極室を交互に
使用して連続運転を行う機構の装置においては、極性や
流路を完全に密閉型にすることが設計上困難であるう
え、製造コストも高騰するという課題が残されていた。

【００１０】本発明者らは、アルカリイオン水に酸性イ
オン水が混入するメカニズムを多角的に検討した結果、
極室間の水圧差で抵抗の多い酸性イオン水が多孔質の隔
膜や極室間の仕切り部分の隙間を通過して抵抗の少ない
アルカリイオン水側に流れ込む現象が主因となることを
解明し、この問題は極室に入水する処理水の経路を制御
することによって効果的に解決し得ることを確認した。

【００１１】本発明は上記の知見に基づいて開発された
もので、その目的とするところは、陰極室と陽極室との
極性を反転させ極室を交互に使用してアルカリイオン水
を連続的に生成する際に、酸性イオン水がアルカリイオ
ン水に混入する事態を防止して、常に塩素含有量が少な
い高塩基度のアルカリイオン水と高酸性度の酸性イオン
水を同時に生成することができる電解イオン水の生成方
法ならびに該方法を用いる生成装置を提供することにあ
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明による電解イオン水の生成方法は、陰極室と
陽極室の極性を自在に反転させながら電解イオン水を連
続的に生成する方法において、処理水を常に陰極室とし
て使用される極室に供給して陰極室側の水圧を陽極室側
より高くした状態で電解することを構成上の特徴とす
る。

【００１３】上記の生成方法には、陰極室と陽極室の極
性を自在に反転することにより、極室を交互に使用して
電解イオン水を連続的に生成する生成装置において、極
室に連通する処理水の入水路を入水側入口に設けた切替
弁を介して陰極室側と陽極室側とに分岐させ、極室の極
性切替えに連動して前記切替弁が処理水を常に陰極室と
して使用されている極室に供給する機構の装置が用いら
れる。

【００１４】電解イオン水生成装置の基本構造は、とく
に限定されるものではないが、特開平６−２２６２５８
号公報に記載された積層タイプの連続イオン水生成装置
を適用することが最も好ましい。この装置構造では、電
極間を仕切るイオン交換膜として不織布などの本質的に
ポーラスな膜材が用いられていることから、極室と極室
の間を完全に密閉することは不可能である。これは積層
タイプ以外の従来技術による電解イオン水生成装置にも
共通した問題であるが、本発明はこの種の構造を用いた
生成方法および生成装置すべてに有効に適応し得る。し
かし、極室間を仕切るイオン交換膜は、あまり多孔度の
高くない半透過性のものを用いることが好ましい。

【００１５】本発明において入水側入口に設ける切替弁
は、通常の三方弁でもよいが、その切替手段は、極室の
極性の反転に連動して弁の開閉を切替える構造の電磁弁
方式を採ることにより、極室を交互に使用してアルカリ
イオン水の生成を自動継続することが可能となる。本発
明では処理水が絶えず陰極室として使用される極室側に
供給される仕組みとなっており、陽極室には隔膜や極室
間の隙間を通過した処理水のみが流れ込む機構に設計さ
れている。したがって、所望のアルカリイオン水側に陽
極室で生成される酸性イオン水が混入することは相互の
水圧差により阻止され、この機構により酸性イオン水に
含まれる塩素がアルカリイオン水に混入するという現象
は効果的に防止される。

【００１６】また、水圧差を確保するために酸性イオン
水出口は開放された状態にしておくことが好ましく、こ
の状態で陽極室側の水圧を一層陰極室側より低位に保持
することができる。この水圧差の作用で、陽極室におい
ては実質的に陰極室側より漏洩した僅かな処理水のみが
電解されるため、電解効率が上昇して生成される酸性イ
オン水は強酸性イオン水となって酸性イオン水出口から
出水される。この強酸性イオン水は、ｐＨが２．６〜
２．９を示し、殺菌能力の高い強酸性イオン水として採
取されるから医療用として有効に活用することができ
る。

【００１７】一方、陰極室入口から流入した処理水は、
陽極室に漏洩する若干の水を除き、大部分が陰極室で電
解されるから高塩基度のアルカリイオン水に転化してア
ルカリイオン水流路を通じて採取される。

【００１８】

【作用】本発明によれば、陰極室、陽極室を交互に使用
して連続的にアルカリイオン水を生成する電解イオン水
の生成段階において、陰極室側、陽極室側に対する入水
路を分岐すると共に、処理水の入水側入口に設けた切替
弁を介して極室の極性反転に連動して入水路を切替える
ことにより、陰極室として使用される極室にのみ処理水
を導入する機構としたため、陰極室側の水圧が陽極室の
それより常に高く維持される。

【００１９】この作用で、陽極室で生成される酸性イオ
ン水がアルカリイオン水に混入する現象は効果的に防止
され、水道水を処理対象として処理する場合であって
も、電解によって生成する微量の塩素がアルカリイオン
水に混入することがなくなり、高品位かつ塩基度の高い
アルカリイオン水を採取することができる。一方、陽極
室で生成される酸性イオン水は、実質的に陰極室側より
漏洩した僅かな処理水のみが効率よく電解されるから、
殺菌用などの好適なｐＨ２．７〜２．９の強酸性水とし
て採取することが可能となる。

【００２０】

【実施例】以下、本発明を図示の実施例に基づいて詳細
に説明する。

【００２１】図１は本発明に係る電解イオン水の生成装
置を例示した略断面図で、複数系列の陽極室５、７およ
び陰極室６、８を交互に積層した電解槽が、それぞれ陽
極室入水路３及び陰極室入水路４に区別して接続されて
おり、これら水路が結合する入水側入口に設置された切
替弁２を介して入水路１に連通した構造に設計されてい
る。陽極室５、７と陰極室６、８は半透過性のイオン交
換膜１３、１４、１５によって仕切られており、各極室
の出口は酸性イオン水流路１６およびアルカリイオン水
流路１７に各々連通している。

【００２２】入水路１から供給される処理水は、切替弁
２を作動させて陰極室入水路４から陰極室６、８に流入
される。陰極室６、８に流入された処理水は、陰極板１
０、１２に印加されるマイナス電流によりアルカリイオ
ン水に変性され、アルカリイオン水流路１７を経てアル
カリイオン水として出水採取される。この際、陰極室
６、８に導入された処理水の一部は、水圧差によりイオ
ン交換膜１３、１４、１５の透孔面を通過して隣接する
陽極室５、７に流入し、陽極電極板９、１０に印加され
るプラス電流により酸性イオン水が生成され、酸性イオ
ン水流路１６を経て採取される。生成される酸性イオン
水は、陰極室６、８から流入する僅かな処理水のみが効
率よく電解されるから、ｐＨ２．６〜２．９の強酸性イ
オン水として出水する。

【００２３】電解室の極性を逆転して連続的にアルカリ
イオン水を生成する場合には、切替弁２を切替作動させ
て処理水を陽極室入水路３から陽極室５、７に流入す
る。したがって、切替前の陽極電極板９、１０が陰極と
なってアルカリイオン水を生成し、酸性イオン水流路１
６を介してアルカリイオン水として採取される。一方、
陰極室６、８は陽極室に切り替わり、イオン交換膜１
３、１４、１５を透過して流入する一部の処理水を強酸
性イオン水に変性して採取される。この際、酸性イオン
水流路１６ならびにアルカリイオン水流路１７は、その
先に直結している図示しない電解イオン水の分別採取装
置（実開平６−81695 号参照）を介してアルカリイオン
水はアルカリイオン水出口、酸性イオン水は酸性イオン
水出口から個別に採取される。

【００２４】本発明の電解イオン水生成装置を、通常の
状態で使用する場合には入水路１の切替弁２を、ニュー
トラルとして陽極室入水路３ならびに陰極室入水路４の
両方に処理水を２分して導入し、アルカリイオン水なら
びに酸性イオン水のｐＨを所望の値に上昇させる際に入
水路１の切替弁２の開閉作動を制御しながら操作するこ
ともできる。

【００２５】具体的な実用例として、図１に示す機構の
生成装置３台（装置Ａ〜Ｃ）を作製し、各々の装置を用
いて切替弁２をニュートラルにして陽極室５、７、陰極
室６、８にそれぞれ均等に水道水を流入して一定時間後
に極性を切り換えた処理操作（比較例１）、切替弁２の
右側を閉じて陰極室６、８にのみ水道水を流入した処理
操作（実施例１）、および切替弁２の左側を閉じて陽極
室５、７にのみ水道水を流入すると共に陽極電極板９、
１１の極性を陰極に陰極電極板１０、１２の極性を陽極
にそれぞれ逆転させた処理操作（実施例２）の各方法に
より電解イオン水の生成を行った。電解処理条件は、負
荷電圧を３５V 、電解電流は２．９〜３．４A/cm² に設
定し、塩素０．２ppm を含有する水温２４℃の水道水を
２．５〜２．６l/min の流速で供給した。各装置で生成
された電解イオン水のｐＨおよびアルカリイオン水中の
残留塩素を３０秒後と６０秒後に測定し、その結果を表
１〜３に示した。

【００２６】

【表１】

【００２７】

【表２】

【００２８】

【表３】

【００２９】表１〜３の測定結果から、実験開始後１分
後のアルカリイオン水に残留する塩素量は、比較例の
０．１〜０．２ppm に対し実施例ではいずれも０．０１
ppm になっていおり、極めて効果的に減少している。ま
た、アルカリイオン水の塩基ｐＨは比較例の９．１〜
９．３に対し実施例では９．３〜９．６の範囲まで上昇
し、同様に酸性ｐＨも２．８〜３．１から２．７〜２．
９に酸性濃度が上昇しており、しかもこれらの効果が再
現性よく発現しているが認められる。

【００３０】

【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば陽極室で
生成される酸性イオン水がアルカリイオン水に混入する
現象が効果的に防止され、かつ高品位で塩基度の高いア
ルカリイオン水および酸性度の高い酸性イオン水は同時
に採取することができる。したがって、アルカリイオン
水は安全で健康的な飲料水として、一方酸性イオン水は
殺菌用水としてそれぞれ有効に利用することが可能とな
る。そのうえ、装置構造が簡単で運転操作も簡便である
から、低コストで円滑に連続運転することができる電解
イオン水の生成技術として極めて有用である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電解イオン水の生成装置を例示し
た略断面図である。

【符号の説明】

１ 入水路 ２ 切替弁 ３ 陽極室入水路 ４ 陰極室入水路 ５ 陽極室 ６ 陰極室 ７ 陽極室 ８ 陰極室 ９ 陽極電解板 10 陰極電解板 11 陽極電解板 12 陰極電解板 13 イオン交換膜 14 イオン交換膜 15 イオン交換膜 16 酸性イオン水流路 17 アルカリイオン水流路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 陰極室と陽極室の極性を自在に反転させ
   ながら電解イオン水を連続的に生成する方法において、
   処理水を常に陰極室として使用される極室に供給して陰
   極室側の水圧を陽極室側より高くした状態で電解するこ
   とを特徴とする電解イオン水の生成方法。
2. 【請求項２】 陰極室と陽極室の極性を自在に反転する
   ことにより、極室を交互に使用して電解イオン水を連続
   的に生成する生成装置において、極室に連通する処理水
   の入水路を入水側入口に設けた切替弁を介して陰極室側
   と陽極室側とに分岐させ、極室の極性切替えに連動して
   前記切替弁が処理水を常に陰極室として使用されている
   極室に供給する機構を備えることを特徴とする電解イオ
   ン水の生成装置。
3. 【請求項３】 陰極室と陽極室とを仕切るイオン交換膜
   が、半透過性のイオン交換膜である請求項１記載の電解
   イオン水の生成装置。