JPH10192854A

JPH10192854A - 電解水生成装置

Info

Publication number: JPH10192854A
Application number: JP35142096A
Authority: JP
Inventors: Yasukuni Obayashi; 康邦大林; Masafumi Kaai; 雅史河相
Original assignee: Tokico Ltd
Current assignee: Tokico Ltd
Priority date: 1996-12-27
Filing date: 1996-12-27
Publication date: 1998-07-28

Abstract

(57)【要約】【課題】原水に添加する電解質溶液の電解質濃度を調
整可能な電解水生成装置を得る。【解決手段】本発明の電解水生成装置１は、電解質溶
液を生成し、原水に添加する電解質溶液添加手段２と、
電解質が添加された原水を電気分解して酸性イオン水と
アルカリイオン水とを生成する電解槽３と備え、かつ電
解質溶液添加手段２が、電解質と原水とから生成された
電解質溶液を貯留する電解質溶液貯留手段２１と、電解
質溶液貯留手段２１に貯留された電解質溶液の電解質濃
度変化を検出する検出手段２６と、該電解質濃度を目標
値に補正する補正手段とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水を電気分解する
過程において、酸性イオン水及びアルカリイオン水を生
成する電解水生成装置に係り、原水に添加される電解質
溶液の電解質濃度を調節可能な電解水生成装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】電解水生成装置には、電解槽内に、陽極
及び陰極とからなる電極と、両極間を区画し、かつ水中
のイオンを自由に通過させる分離膜とを設けたものが従
来より知られている。この装置は、電解槽内に、水道水
等の原水または電解質が添加された原水を供給し、電極
間に電圧を印加して原水を電気分解し、その過程におい
て水溶液中の陽イオンが陰極側に、陰イオンが陽極側に
それぞれ移動することを利用して、分離膜の陰極側に陽
イオンを多く含むアルカリイオン水を生成させ、陽極側
に陰イオンを多く含む酸性イオン水を生成させるもので
ある。

【０００３】この種の電解水生成装置においては、電解
槽に供給される原水に、塩化ナトリウム・塩化カルシウ
ム等の電解質を添加し、原水の導電率を高めることによ
って電解効率を向上させるようにしている。また、電解
水生成装置によって生成されたアルカリイオン水は消毒
・洗浄等に、酸性イオン水は、殺菌・消毒等にそれぞれ
用いられている。また、添加する電解質に応じて生成さ
れる成分が異なることから、消毒や洗浄の対象に応じて
電解質を選択している。

【０００４】ところで、従来、電解質を原水に添加する
には二通りの方法がある。一つは、電解質を固体のまま
原水に添加する方法であり、もう一つは、電解質を水に
溶かして電解質溶液にしてから原水に添加する方法であ
る。前者の方法は、電解質が原水に溶けにくく、濃度が
不安定になると懸念されるためあまり用いられず、後者
の方法が広く用いられている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、後者の
方法では、以下のような問題点がある。電解質溶液を原
水に添加する場合、電解質溶液を貯留する手段を設けて
いる。ところが、この貯留手段に貯留可能な電解質溶液
量が少ないと、電解水生成装を作動させる都度電解質溶
液を生成しなければならず、大変手間がかかり、かつ電
解水を多量に生成する場合には、電解質溶液が不足して
しまう。こうした理由から、従来より、電解質溶液を多
量に生成し、容量の大きい貯留手段に貯留しているが、
反面、貯留時間が長期化しやすいため、貯留中に水分が
蒸発して電解質溶液の濃度が変化し、その結果、電解槽
内の電極に電解質の塩が析出しやすくなり、かつ生成水
の生産効率やｐＨが所望するものと異なってしまう場合
がある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記事情に鑑み
てなされたもので、電解質溶液を生成し、原水に添加す
る電解質溶液添加手段と、電解質が添加された原水を電
気分解して酸性イオン水とアルカリイオン水とを生成す
る電解槽とを具備する電解水生成装置において、前記電
解質溶液添加手段に、電解質と原水とから生成された電
解質溶液を貯留する電解質溶液貯留手段と、電解質溶液
貯留手段に貯留された電解質溶液の電解質濃度変化を検
出する検出手段と、該電解質濃度を目標値に補正する補
正手段とを設けたことを特徴としている。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づき、本発明の実
施形態について説明する。図１は本発明に係る電解水生
成装置１の構造の例を示す模式図である。電解水生成装
置１は、電解質溶液を生成し、原水に添加する電解質溶
液添加手段２と、電解質が添加された原水を電気分解し
て酸性イオン水とアルカリイオン水とを生成する電解槽
３とから概略構成されている。

【０００８】電解槽３は、原水を貯留する電解槽本体３
１内に、陰極３２および陽極３３からなる電極と、これ
ら電極３２，３３間に配置され、電解槽本体３１内を陰
極３２側と陽極３３側に区画する分離膜３４とを設けた
ものである。分離膜３４は、ポリエチレンテレフタレー
ト（ＰＥＴ）等からなり、水中のイオンを自由に通過さ
せることができる。

【０００９】そして、電解槽本体３１内に、水道水等の
原水または電解質が添加された原水を供給し、電極３
２，３３間に電圧を印加することにより原水を電気分解
し、その過程で水溶液中の陽イオンが陰極３２側に、陰
イオンが陽極３３側にそれぞれ移動することを利用し
て、分離膜３４の陰極３２側に陽イオンを多く含むアル
カリイオン水を、陽極３３側に陰イオンを多く含む酸性
イオン水を生成させるようにしている。また、符合３
５，３６は、アルカリイオン水または酸性イオン水を電
解槽本体３１から取り出すためのアルカリ水取り出し管
及び酸性水取り出し管である。

【００１０】符合１０は、一端が電解槽本体３１に接続
され、他端が水道蛇口等の原水供給源に接続された原水
供給管である。また、符合１１は原水供給管１０に設け
られ、原水の供給量を調節する電磁弁、符合１２は、原
水供給管１０における原水の流量を測定するフローメー
タである。原水供給管１０に、不織布、抗菌活性炭、中
空糸膜等の各種フィルタを備える浄水器１３を設け、原
水中の異物、雑菌、あるいは塩素等を予め除去してもよ
い。

【００１１】電解質溶液添加手段２は、電解質溶液を貯
留する電解質溶液槽（電解質溶液貯留手段）２１と、電
解質を電解質溶液槽２１に添加する電解質添加手段２２
と、原水供給管１０から電解質溶液槽２１に原水を導入
する原水導入管２３と、電解質溶液槽２１の内容物を撹
拌するポンプ２４と、電解質溶液槽２１に貯留された電
解質溶液を原水供給管１０を介して電解槽３に供給する
電解質溶液供給管２５とから概略構成されている。

【００１２】また、電解質溶液槽２１内には、電解質溶
液槽２１に貯留された電解質溶液の電解質濃度を検出す
る濃度センサ（検出手段）２６が設置され、かつ電解質
溶液槽２１には、電解質溶液槽２１の重量を測定する重
量センサ２７が設置されている。重量センサ２７には、
例えばロードセル、ばね秤その他公知の秤量手段が使用
可能である。

【００１３】更に、原水導入管２３には、電解質溶液槽
２１への原水の導入量を調節する電磁弁２８と、原水導
入管２３における原水の流量を測定するフローメータ２
９が設けられている。また、符合２０１，２０２は、電
解質溶液槽２１内の液面を検出する液面センサ、符合２
０３は、電解質溶液供給管２５に設けられた、電解質溶
液吐出用のポンプ、符合２０４は、電解質溶液供給管２
５に設けられた逆止弁である。

【００１４】更に、上記の各構成は、制御手段１４に、
電気回路を介してそれぞれ電気的に接続され、かつ以下
に示すフローチャート及びタイミングチャートに基づ
き、制御手段１４により自動的に制御されている。

【００１５】上記構成を有する電解水生成装置１の作用
について以下に説明する。原水供給源から供給された原
水は、原水供給管１０を通り、浄水器１３にて濾過さ
れ、更に電解質溶液添加手段２由来の電解質溶液が添加
された後、電解槽３に導入される。この時、原水供給管
１０に流れる原水により、フローメータ１２が動作し、
フローメータ１２の信号に基づき、電解槽３への原水の
供給量が制御される。また、電磁弁２８の開閉により、
原水供給管１０を流れる原水の一部が原水導入管２３を
介して電解質溶液添加手段２に導入され、電解質溶液が
生成される。

【００１６】電解槽３では、陰極３２、陽極３３間に電
圧を印加して、電解質溶液が混入された原水を電気分解
する。その結果、分離膜３４の陰極側３２に、陽イオン
を多く含むアルカリイオン水が生成され、陽極側３３
に、陰イオンを多く含む酸性イオン水が生成される。こ
のうち、アルカリイオン水は、アルカリ水取り出し管３
５から取り出して消毒・洗浄等に使用し、酸性イオン水
は、酸性水取り出し管３６から取り出して殺菌・消毒等
に用いる。

【００１７】次に、電解質溶液添加手段２における電解
質溶液生成手順について、図２及び図３に示すフローチ
ャート（Ｓ１〜Ｓ４）とともに以下に説明する。まず、
電解質溶液の生成に先立ち、電解質溶液槽２１内に何も
入っていない状態、すなわち、電解質溶液槽２１自体の
重量Ｗ₀を重量センサ２７にて測定し、制御手段１４に
記憶させておく。

【００１８】次いで、電磁弁２８を開き、原水導入管２
３から、所定重量の原水を電解質溶液槽２１に導入する
（Ｓ２）。このとき導入される原水の重量をＷ₁とす
る。総重量が、Ｗ₀＋Ｗ₁になったら、電解質添加手段２
２を用い、電解質溶液槽２１に固形状の電解質を添加す
る（Ｓ３）。このとき導入される電解質の重量をＷ₂と
する。総重量が、Ｗ₀＋Ｗ₁＋Ｗ₂になったら、ポンプ２
４を作動させ、原水と電解質とを混和撹拌して、電解質
を溶解させる（Ｓ４）。その結果、一定濃度の電解質溶
液が電解質溶液槽２１に貯留される。

【００１９】また、電解水の生成中、電解質溶液槽２１
に貯留された電解質溶液が所定量以下となった場合に
は、液面センサ２０１が反応し（図２中Ｓ１）、一時的
に水の電気分解を中止して上記動作を行う。電解水の生
成を再開する場合には、ポンプ２０３を作動させ、電解
質溶液を原水供給管１０に供給する。

【００２０】一方、電解質溶液添加手段２を、電解水を
生成しない状態のまま長時間放置すると、電解質溶液槽
２１に貯留された電解質溶液から水分が蒸発し、電解質
溶液の電解質濃度が変化する。そこで、電解質溶液槽２
１に貯留された電解質溶液の水分蒸発による濃度変化を
補正する手順について、図２にて（ａ）で示すフローチ
ャート及び図４にて（ａ）で示すタイムチャートととも
に以下に説明する。

【００２１】この場合、電解水を生成しない状態で（Ｓ
５）、重量センサ２７にて、電解質溶液槽２１の総重量
の減少量を連続的に測定する。そして、この減少量を蒸
発水量とみなし、蒸発水の積算重量ΔＷを検出しておく
（Ｓ６）。

【００２２】ΔＷ＞α（α＝一定）となったら（Ｓ
７）、電解水の生成開始前に電磁弁２８を開き、ΔＷの
原水を電解質溶液槽２１に導入し、ポンプにて２４で撹
拌する（Ｓ８）。その結果、電解質溶液の濃度が、蒸発
前の電解質溶液濃度に復帰する（Ｓ９）。

【００２３】蒸発水の積算重量ΔＷを、電解質溶液槽２
１における電解質溶液と空気との接触面積と、接触して
いる空気の湿度・温度、ならびに電解水を生成しない状
態の積算経過時間とから検出することも可能である。こ
の場合、接触している空気の湿度・温度は乾湿計（図示
せず）にて検出する。

【００２４】電解質溶液槽２１に貯留された電解質溶液
の電解質濃度を濃度センサ２６にて検出し、電解質溶液
の濃度変化を補正してもよい。その手順について、図３
にて（ａ）で示すフローチャート及び図４にて（ｂ）で
示すタイムチャートとともに以下に説明する。

【００２５】この場合、電解水を生成しない状態で（Ｓ
５）、濃度センサ２６にて、電解質溶液槽２１に貯留さ
れた電解質溶液の電解質濃度ρ₁を検出する（Ｓ６）。
電解質溶液濃度ρ₁が所定の電解質濃度ρ₂＋Δρ₂より
高くなったら（Ｓ７）、電磁弁２８を開き、少量の原水
Δｗを電解質溶液槽２１に導入し、ポンプ２４にて撹拌
する（Ｓ８）。そして、電解質溶液濃度ρ₁が所定の電
解質溶液濃度範囲（ρ ₂−Δρ₂＜ρ₁＜ρ₂＋Δ
ρ₂）になるまで、上の動作を繰り返す。

【００２６】あるいは、電解質溶液供給管２５の接続部
位より下流側の原水供給管１０に濃度センサ２６ａを設
置して原水の電解質濃度ρ₀を検出し、濃度センサ２６
ａにて検出した濃度ρ₀と、ポンプ２０３により原水供
給管１０に添加される電解質溶液の流量Ｑ₀と、フロー
メータ１２にて検出された原水の流量Ｑ₁とから、電解
質溶液槽２１内の電解質溶液濃度ρ₁を次式で求めるこ
とも可能である。 ρ₁＝（Ｑ₀／Ｑ₁）ρ₀

【００２７】なお、図２及び図３にて（ａ）で示すフロ
ーチャートは、いずれも電解質溶液の濃度調整を常時行
う構成とした場合のものであるが、図２及び図３にて
（ｂ）で示すフローチャートのように、電解開始の信号
が入ってから上記操作を行うステップ（図２中Ｓ６′ま
たは図３中Ｓ５′）を加え、電解質溶液の濃度調整を、
電解開始の信号が入った後、電解水の生成開始（図２中
Ｓ１０または図３中Ｓ９）前にその都度行なう構成とし
てもよい。また、図５（ａ），（ｂ）は、それぞれ図２
（ｂ），図３（ｂ）のフローチャートに対応するタイム
チャートである。

【００２８】図６に示すように、電解質溶液槽２１を、
仕切２０５により上下２室（以下、上室２１ａ、下室２
１ｂとする。）に仕切り、かつ仕切２０５に、液体のみ
通過可能なフィルタ２０６を設けた構成としてもよい。
この場合、原水導入管２３は上室２１ａに、電解質溶液
供給管２５は下室２１ｂにそれぞれ接続され、かつポン
プ２４は、下室２１ｂの内容物を上室２１ａに送るよう
設置される。また、フィルタ２０６は、比較的流体抵抗
が大きく、かつ液体のみ通過可能な材質（例えばポリエ
チレン、テフロン等の焼結多孔体）で形成することが望
ましい。

【００２９】この電解質溶液槽２１の場合、電解質添加
手段２２を用い、上室２１ａに相対的に多量の電解質を
投入した後、電磁弁２８を開き、原水導入管２３から、
所定量の原水を上室２１ａに導入する。すると、電解質
の一部が原水に溶解し、電解質溶液となってフィルタ２
０６を介して下室２１ｂに貯留される。

【００３０】所定量の電解質溶液が貯留したら、ポンプ
２４を作動させ、原水を下室２１ｂから上室２１ａの底
部に導入させる。これは、電解質溶液を上室２１ａに蓄
積された電解質（図中符合Ｍ）に積極的に接触させ、電
解質溶液の濃度を飽和濃度に近付けるためである。ま
た、この動作は、溶解後の空気との接触により再度析出
した電解質を溶解し、電解質溶液槽２１内における電解
質の蓄積を防止するとともに、停止していたポンプ２４
内に溜まった空気を排除（エア抜き）するためのもので
もある。

【００３１】電解水の生成に際しては、ポンプ２０３を
作動させ、下室２１ｂに貯留された一定濃度の電解質溶
液を、電解質溶液供給管２５を介して原水供給管１０に
供給する。

【００３２】この電解質溶液槽２１では、電解質溶液が
仕切２０５及びフィルタ２０６により閉鎖された下室２
１ｂに貯留されているため、電解質溶液からの水分の蒸
発による電解質溶液の濃度変化が防止される。しかも、
フィルタ２０６が液体のみ通過可能な材質で形成されて
いるため、フィルタ２０６を介して電解質が下室２１ｂ
に侵入することもない。その結果、下室２１ｂ内におけ
る電解質溶液からの電解質の析出が防止される。

【００３３】一方、この電解質溶液槽２１では、飽和電
解質溶液を効率良く生成するため、電解質溶液の電解質
に対する数触回数を可能な限り増加させることが望まし
い。しかも、ポンプ２４による電解質溶液の撹拌程度が
緩慢だと、溶解後の電解質と空気との接触により、電解
質が、各部材、特にフィルタ２０６内部に付着、析出
し、フィルタ２０６が目詰まりを起こす恐れがある。そ
のため、この電解質溶液槽２１では、フィルタ２０６に
対する電解質溶液の通過速度が常時一定以上に維持され
るよう、ポンプ２４の出力や運転モードを設定する必要
がある。

【００３４】

【発明の効果】本発明のは以下の効果を奏する。電解質
溶液中の水分蒸発量を監視し、水分の蒸発による電解質
溶液の濃度変化を自動的に補正するので、原水の電解効
率及び生成水のｐＨを常に安定させることができる。ま
た、電解質溶液を自動調整することによって、いかなる
環境下においても、電解質溶液濃度が安定した電解水生
成装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電解水生成装置の構造の例を示
す模式図である。

【図２】本発明に係る電解質溶液添加手段における電
解質溶液の生成及び濃度調節の手順を例示するフローチ
ャートである。

【図３】本発明に係る電解質溶液添加手段における電
解質溶液の生成及び濃度調節の手順を例示するフローチ
ャートである。

【図４】本発明に係る電解質溶液添加手段における電
解質溶液の生成及び濃度調節の手順を例示するタイムチ
ャートである。

【図５】本発明に係る電解質溶液添加手段における電
解質溶液の生成及び濃度調節の手順を例示するタイムチ
ャートである。

【図６】本発明に係る電解質溶液添加手段の構造の例
を示す模式図である。

【符号の説明】

１電解水生成装置２電解質溶液添加手段３電解槽２１電解質溶液槽（電解質溶液貯留手段）２６，２６ａ濃度センサ（検出手段）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電解質溶液を生成し、原水に添加する電
解質溶液添加手段と、電解質が添加された原水を電気分
解して酸性イオン水とアルカリイオン水とを生成する電
解槽とを具備する電解水生成装置において、前記電解質溶液添加手段に、電解質と原水とから生成さ
れた電解質溶液を貯留する電解質溶液貯留手段と、電解
質溶液貯留手段に貯留された電解質溶液の電解質濃度変
化を検出する検出手段と、該電解質濃度を目標値に補正
する補正手段とを設けたことを特徴とする電解水生成装
置。