JPWO2016016954A1 - 電解イオン水生成方法と電解イオン水生成装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、基準ｐＨ値の電解イオン水を生成する電解イオン水生成装置と同じ生成装置を使用して、電解槽の陰極室に供給される原水量を、基準ｐＨ値の電解イオン水を生成する場合の原水量よりも少なくし、他の生成条件を基準ｐＨ値の電解イオン水を生成する場合と同じ条件にして、ｐＨ値が基準ｐＨ値よりも高い強電解イオン水を生成する。この場合の原水量を、ｐＨ＝１４＋ｌｏｇ［ＯＨ−］の式に基づいて算出される原水量とする電解イオン水生成方法である。

Description

本発明は、アルカリイオン水、アルカリ性電解水といった電解イオン水、特に、一般的に強アルカリイオン水といわれているｐＨ値１３以上の電解イオン水を生成するのに適する電解イオン水生成方法と電解イオン水生成装置に関する。

電解イオン水は洗浄効果に優れており、排水されても地球環境に悪影響を与えない洗浄水或いは飲料水として注目されている。特に、ｐＨ値が高い強アルカリ性水は洗浄力に優れているといわれている。

電解イオン水生成装置として、イオン交換膜、スペーサ、陽極板及び陰極板をカートリッジ式部品として電解液タンクに脱着可能としたもの（特許文献１）や、陰極水や陽極水の循環時間或いは直流電流の総量を可変制御することによって、強アルカリ性水を生成可能なもの（特許文献２）などが知られている。

特許第４９６７０５０号公報 実用新案登録第３１７７６４５号公報

電解イオン水は、清掃業界や飲食業界、産廃業界といった各種業界で利用されている。利用される業界によって要求される電解イオン水のｐＨ値が異なるため、ｐＨ値の異なる電解イオン水を生成できる方法や装置が望まれている。特許文献２によれば、電解イオン水生成時の陰極水や陽極水の循環時間或いは直流電流の総量を可変制御することによって、強アルカリ性水の生成が可能である。

本発明の解決課題は、同じ電解イオン水生成装置（一つの電解イオン水生成装置）を使用して、ｐＨ値の高い（アルカリ濃度の濃い）電解イオン水を生成する方法と装置を提供することにある。

［電解イオン水生成方法の原理］
本発明の電解イオン水生成方法は基準となるｐＨ値（以下「基準ｐＨ値」という。）の電解イオン水生成装置を使用して、基準ｐＨ値よりもｐＨ値の高い電解イオン水を生成する方法であり、原水の貯留量或いは供給量を減少させ、それ以外のイオン水生成条件、例えば、陰極水や陽極水の循環時間或いは直流電流等を、基準ｐＨ値のイオン水を生成する場合の条件と変えることなく（ほとんど変えることなく、を含む：以下、発明の詳細な説明、請求の範囲において同じ）、ｐＨ値の高い電解イオン水を生成できるようにした方法である。

［電解イオン水生成方法１］
本発明の電解イオン水生成方法の一つは、原水タンクに原水を貯留して基準ｐＨ値（本発明ではｐＨ１２．５を基準ｐＨ値という。）の電解イオン水を生成することのできる貯留式電解イオン水生成装置を使用して、基準ｐＨ値よりもｐＨ値の高い電解イオン水を生成する方法であり、貯留式電解イオン水生成装置の原水タンクに、基準ｐＨ値の電解イオン水を生成する場合よりも少ない量の原水を貯留し、原水量以外の他の生成条件を前記貯留式電解イオン水生成装置で基準ｐＨ値の電解イオン水を生成するときと同じ生成条件に設定し、原水タンク内に貯留された原水を電解槽の陽イオン交換膜で仕切られた陰極室に送って当該陰極室から前記原水タンクに戻して循環させ、電解イオン水生成装置の電解液タンクに貯留された電解液を前記電解槽の陽極室に循環させ、電解槽の陰極室の陰極板と陽極室の陽極板に電圧を印加して前記電解液を電気分解し、電気分解によって生じた陽イオンを、陰極室を循環する前記原水と還元させることにより当該原水を電解イオン水にし、原水タンク内の原水が所定ｐＨ値になるまで前記原水の循環、電解液の循環を繰り返して、原水タンク内に貯留された原水を所定ｐＨ値の電解イオン水に生成する、ことを特徴とする貯留式電解イオン水生成方法である。

［電解イオン水生成方法２］
本発明の電解イオン水生成方法の他の一つは、原水タンクに原水を供給しながら基準ｐＨ値の電解イオン水を生成し、生成された電解イオン水を原水タンクから排出しながら電解イオン水を連続生成する流動式電解イオン水生成装置を使用して、基準ｐＨ値よりもｐＨ値の高い電解イオン水を生成する方法であり、前記流動式電解イオン水生成装置の原水タンクに基準ｐＨ値の電解イオン水を生成する場合よりも少ない量の原水を供給し、原水量以外の他の生成条件を前記流動式電解イオン水生成装置で基準ｐＨ値の電解イオン水を生成するときと同じ生成条件に設定し、原水タンクに供給される原水を電解槽の陽イオン交換膜で仕切られた陰極室に送って当該陰極室から前記原水タンクに戻して循環させ、電解イオン水生成装置の電解液タンクに貯留された電解液を陽イオン交換膜で仕切られた陽極室に循環させ、電解槽の陰極室の陰極板と陽極室の陽極板に電圧を印加して前記電解液を電気分解し、電気分解によって生じた陽イオンを、陰極室を循環する前記原水と還元させることにより当該原水を電解イオン水にし、所定ｐＨ値になった原水タンク内の電解イオン水を、前記原水タンクへの原水供給量分ずつ当該原水タンクから排出しながら所定ｐＨ値の電解イオン水を生成する、ことを特徴とする流動式電解イオン水生成方法である。

本発明の電解イオン水生成方法では、前記貯留式であっても流動式であっても、基準ｐＨ値の電解イオン水を生成する場合の原水の貯留量又は供給量（以下「基準原水量」という。）と、基準ｐＨ値よりもｐＨ値の高い強アルカリイオン水を生成する場合に必要な原水の貯留量又は供給量（以下「少量原水量」という。）との関係は次の式に基づいて求めることができる。この式は、ｐＨからアルカリ濃度を求める式であり、この式により求めた［ＯＨ⁻］（ｍｏｌ／Ｌ）、ＫＯＨ濃度（％）、アルカリ濃度比、原水タンクへの原水貯留量又は供給量の各数値は表１のようになる。

（式）
ｐＨ＝１４＋ｌｏｇ［ＯＨ⁻］

基準ｐＨ１２．５のとき、式より、
１２．５＝１４＋ｌｏｇ［ＯＨ⁻］
［ＯＨ⁻］＝１０^{１２．５−１４}
＝０．０３１６ｍｏｌ／Ｌ
ＫＯＨ分子量 ５６．１ｇ／ｍｏｌであることから、
ＫＯＨ濃度＝０．０３１６ｍｏｌ／Ｌ × ５６．１ｇ／ｍｏｌ
＝１．７７２ｇ／Ｌ
＝０．１７７２％
となる。

同様にして、ｐＨ１３．０、ｐＨ１３．１のときについても求めた。
ｐＨ１３．０のとき、式より、
１３．０＝１４＋ｌｏｇ［ＯＨ⁻］
［ＯＨ⁻］＝１０^{１３．0−１４}
＝０．１０００ｍｏｌ／Ｌ
ＫＯＨ分子量 ５６．１ｇ／ｍｏｌであることから、
ＫＯＨ濃度＝０．１０００ｍｏｌ／Ｌ×５６．１ｇ／ｍｏｌ
＝５．６１０ｇ／Ｌ
＝０．５６１０％
となる。

ｐＨ１３．１のとき、式より、
１３．１＝１４＋ｌｏｇ［ＯＨ⁻］
［ＯＨ⁻］＝１０^{１３．１−１４}
＝０．１２５９ｍｏｌ／Ｌ
ＫＯＨ分子量 ５６．１ｇ／ｍｏｌであることから、
ＫＯＨ濃度＝０．１２５９ｍｏｌ／Ｌ×５６．１ｇ／ｍｏｌ
＝７．０６３ｇ／Ｌ
＝０．７０６３％
となる。

ｐＨ１２．５のときのアルカリ濃度比を１としたとき、ｐＨ１３．０のときのアルカリ濃度比は、ｐＨ１３．０のときの［ＯＨ⁻］＝０．１０００ｍｏｌ／ＬとｐＨ１２．５のときの［ＯＨ⁻］＝０．０３１６ｍｏｌ／Ｌより、０．１０００／０．０３１６＝３．１６４５≒３．１６となる（表１）。

前記と同様に、ｐＨ１３．１のときのアルカリ濃度比は、ｐＨ１３．１のときの［ＯＨ⁻］＝０．１２５９ｍｏｌ／ＬとｐＨ１２．５のときの［ＯＨ⁻］＝０．０３１６ｍｏｌ／Ｌより、０．１２５９／０．０３１６＝３．９８４１≒３．９８となる（表１）。

ｐＨ１２．５のとき、アルカリ濃度比を１、原水タンク１に貯留又は供給される原水量を２０Ｌとしたとき、ｐＨ１３．０のときはアルカリ濃度比が３．１６であることから、原水タンク１に貯留又は供給される原水量は２０／３．１６＝６．３２９１≒６．３Ｌとなる（表１）。

前記と同様に、ｐＨ１３．１のときはアルカリ濃度比が３．９８であることから、原水タンク１に貯留又は供給される原水量は２０／３．９８＝５．０２５１≒５．０Ｌとなる（表１）。

表１のとおり、基準ｐＨ値１２．５の電解イオン水を生成するときの基準原水量が２０リットル（Ｌ）の場合、ｐＨ値１３．０の電解イオン水を生成するときの少量原水量は６．３Ｌ、ｐＨ値１３．１の電解イオン水を生成するときの少量原水量は５Ｌにするとよいことがわかる。

［電解イオン水生成装置１］
本発明の電解イオン水生成装置の一つは、原水タンクに原水を貯留し、貯留した原水を電解槽に供給して原水タンクに戻して循環させ、その循環中に基準ｐＨ値の電解イオン水を生成することのできる貯留式電解イオン水生成装置であり、原水を貯留する原水タンクと、電解液を貯留する電解液タンクと、陽イオン交換膜で仕切られた陰極室と陽極室を備えた電解槽と、前記陰極室に設けられた陰極板と陽極室に設けられた陽極板と、前記陰極板及び陽極板に電圧を印加する電源と、原水タンクに貯留された原水を前記陰極室に送って原水タンクに戻す原水循環ポンプと、電解液タンクに貯留された電解液を陽極室に送って電解液タンクに戻す電解液循環ポンプと、前記原水タンクに貯留する原水量を制御可能な原水量制御手段を備え、前記原水量制御手段は原水タンク内の原水量を検知できるものであり、原水タンク内の原水貯留量が基準ｐＨ値の電解イオン水を生成するのに必要な量に対して次式で求められる量を検知することができ、
式 ｐＨ＝１４＋ｌｏｇ［ＯＨ⁻］
前記原水量制御手段は、原水タンク内に前記式に基づいて算出された原水量が貯留されたことを検知して、原水タンクへの原水供給を自動停止できる、電解イオン水生成装置である。

前記原水量制御手段がフロートスイッチであり、フロートスイッチは原水タンク内の少なくとも下段と上段の二以上の箇所に設けられ、上段のフロートスイッチは基準ｐＨ値の電解イオン水を生成する場合の水位に設定され、下段のフロートスイッチは生成所望ｐＨ値の電解イオン水を生成する場合の水位に設定され、基準ｐＨ値の電解イオン水を生成する場合は、下段のフロートスイッチは原水が到達しても作動しない不作動に設定し、上段のフロートスイッチだけが作動するように設定して、原水タンクに貯留される原水が上段のフロートスイッチまで到達すると、原水タンクへの原水の供給が自動的に停止し、生成所望ｐＨ値の電解イオン水を生成する場合は、下段のフロートスイッチは原水が到達すると作動するように設定して、原水タンクに貯留される原水量が下段のフロートスイッチに到達すると原水タンクへの供給が自動的に停止するようにした、電解イオン水生成装置である。

［電解イオン水生成装置２］
本発明の電解イオン水生成装置の他の一つは、原水タンクに原水を供給しながら基準ｐＨ値の電解イオン水を生成することのできる流動式電解イオン水生成装置であり、原水を供給する原水タンクと、電解液を貯留する電解液タンクと、陽イオン交換膜で仕切られた陰極室と陽極室を備えた電解槽と、前記陰極室に設けられた陰極板と陽極室に設けられた陽極板と、前記陰極板及び陽極板に電圧を印加する電源と、原水タンクに供給される原水を前記陰極室に送って原水タンクに戻す原水循環ポンプと、電解液タンク内の電解液を陽極室に送って電解液タンクに戻す電解液循環ポンプと、電解イオン水生成中に原水タンクから電解イオン水を排出させる出口と、前記原水タンクに供給する原水量を制御可能な原水量制御手段を備え、原水量制御手段は原水供給路であり、原水供給路は基準ｐＨ値の電解イオン水を生成する場合に原水タンクに供給する時間当たりの供給量に対して、前記式に基づいて求められる供給量（時間当たり）に設定されており、前記式で求められる量の原水を原水タンクに供給しながら、且つ、生成される電解イオン水を原水タンクから排出しながら、電解イオン水を生成できるようにした、電解イオン水生成装置である。

前記電解イオン水生成装置では、原水供給路を二以上備え、そのうち少なくとも一本の原水供給路は、単位時間当たりの原水供給量が基準ｐＨ値の電解イオン水を生成する場合に必要な供給量であり、他の原水供給路の供給量は、単位時間当たりの原水供給量が基準ｐＨ値の電解イオン水を生成する場合に必要な供給量に対して前記式で求められる量に設定した電解イオン水生成装置である。

本発明の電解イオン水生成方法は次の効果を有する。
（１）同じ電解イオン水生成装置を使用して、原水タンクに貯留又は供給する原水量を基準ｐＨ値の電解イオン水生成時よりも少なくし、他の生成条件は変えることなく、ｐＨ値の高い電解イオン水（強電解イオン水）を生成することができるため、生成するｐＨ値に合わせて生成条件の異なる電解イオン水生成装置を各種用意する必要がなく、導入コストが低減でき、設置スペースを広く用意する必要もなく、ランニングコストも低減できる。
（２）強電解イオン水を生成して、それを希釈することで、基準ｐＨ値以下のｐＨ値の弱電解イオン水を大量に生成することができるため、弱電解イオン水の生産性が向上する。

本発明の電解イオン水生成装置は次の効果を有する。
原水量制御手段を備えているので、原水タンクに供給される原水量を、原水量制御手段で制御するだけで、一つの電解イオン水生成装置で基準ｐＨ値の電解イオン水と、それよりもｐＨ値の高い電解イオン水を生成することができる。

本発明の電解イオン水生成装置の一例を示す構成図。 本発明の電解イオン水生成装置の他の一例を示す構成図。 本発明の電解イオン水生成装置の更に異なる例を示す構成図。

（貯留式の電解イオン水生成方法の実施形態）
本発明の貯留式の電解イオン水生成方法の一例を、図１の電解イオン水生成装置を使用して生成する場合を一例として説明する。

図１の電解イオン水生成装置は貯留式であり、電解イオン水生成タンク（原水タンク：ｐＨ調整タンク）１とその外側に同心円状に配置された、電解液が貯留される電解液タンク２と、電解槽６と、直流電源Ｅと、原水量制御手段７を備えている。電解槽６は陽イオン交換膜５で陰極室３と陽極室４に仕切られている。

図１では、原水タンク１‐陰極室３の入口３ａ‐陰極室３の出口３ｂ‐原水タンク１の原水循環経路が形成されて、原水タンク１内の貯留原水が原水循環ポンプＰ１により前記原水循環経路を循環できるようにしてある。また、電解液タンク２‐前記陽極室４の入口４ａ‐陽極室の出口４ｂ‐電解液タンク２の電解液循環経路が形成されて、電解液循環ポンプＰ２により前記電解液循環経路を循環できるようにしてある。

原水量制御手段７は、原水タンク１内の原水貯留量が基準ｐＨ値の電解イオン水を生成する場合に必要な貯留量（基準原水量）に対して前記式で求められる量（少量原水量）を検知することができ、当該量が検知されると原水タンクへの原水供給が自動停止するようにするものである。図１では、原水量制御手段７として原水タンク１内に、上段のフロートスイッチＦ２と下段のフロートスイッチＦ１を設け、上段のフロートスイッチＦ２は基準ｐＨ値の電解イオン水を生成する場合の水位に設定し、下段のフロートスイッチＦ１は生成所望ｐＨ値の電解イオン水を生成する場合の水位に設定してある。原水量制御手段７としてのスイッチはフロートスイッチ以外のもの、例えば、流量計とか他のものであってもよく、それらを原水供給路１２や原水タンク１に設けることもできる。

図１では、基準ｐＨ値の電解イオン水を生成する場合は下段のフロートスイッチＦ１を貯留原水が到達しても作動しない（不動作）ように設定しておき、上段のフロートスイッチＦ２だけを作動に設定することにより、原水タンクに貯留される原水が上段のフロートスイッチＦ２に到達する（基準ｐＨ値の電解イオン水の生成に必要な量になる）と原水タンク１への原水の供給が自動的に停止し、生成所望ｐＨ値の電解イオン水を生成する場合は下段のフロートスイッチＦ１を作動に設定することにより、原水タンク１に貯留される原水量が下段のフロートスイッチＦ１に到達する（生成所望ｐＨ値の電解イオン水の生成に必要な量になる）と、原水タンク１への供給が自動的に停止するようにしてある。

強アルカリイオン水を生成する場合は、原水タンク１に貯留する原水量を、当該電解イオン水生成装置で基準ｐＨ値の電解イオン水を生成する場合の原水量よりも少なくする。この場合の原水量は前記式により算出する。一例として、基準ｐＨ１２．５の電解イオン水の生成に必要な原水量（原水タンク１に貯留されて電解槽６の陰極室３を循環する原水量）を２０Ｌとした場合、ｐＨ１３．１の電解イオン水を生成する場合は、原水量を２０Ｌよりも少ない５Ｌにする。この場合、原水量以外の電解イオン水生成条件、例えば、原水の循環速度、電解液の循環速度、電源電圧（電流）、電解液濃度、原水及び電解水の循環繰り返し時間等々は、図１の電解イオン水生成装置で基準ｐＨ値の電解イオン水を生成する場合と同じにする。

前記条件の下で、直流電源Ｅから前記陰極室３の陰極板と陽極室４の陽極板に電圧を印加し、原水を原水循環ポンプＰ１により、原水タンク１‐陰極室３の入口３ａ‐陰極室３の出口３ｂ‐原水タンク１と循環（１生成サイクル）させ、電解液タンク２内の電解液を電解液循環ポンプＰ２により、電解液タンク２‐陽極室４の入口４ａ‐陽極室４の出口４ｂ‐電解液タンク２と繰り返し循環させる。このとき、電解液タンク２内の電解液が電気分解され、電気分解により陽極室４に生成される陽イオンが陽イオン交換膜５を介して陰極室３内の原水に還元されて原水が電解イオン水になる（生成される）。この場合、原水の循環時間、電解液の循環時間等を予め設定しておき、設定された時間中、前記生成を繰り返して電解イオン水を生成する。生成された電解イオン水は原水タンクに貯留してｐＨ値を高める（調整する）。

前記数値例はあくまでも一例であり、実用化に際しては、基準ｐＨの電解イオン水の生成に必要な原水量（基準原水量）に対して、前記式により算出される原水量にする。その一例は前記表１のとおりである。

（流動式の電解イオン水生成方法の実施形態１）
図２の電解イオン水生成装置は流動式であり、基本的構成は図１の電解イオン水生成装置と同じであり、異なるのは、原水タンク１と電解液タンク２を別々に設けたこと、原水タンク１に貯留する原水量制御手段７として二つの原水供給路８、９を設けたことである。夫々の原水供給路８、９の時間当たりの供給量は異なる量に設定してある。一例として、原水供給路８は時間当たり５Ｌ／ｈ（ｐＨ１３．１）の原水を供給でき、原水供給路９は時間当たり２０Ｌ／ｈ（ｐＨ１２．５：基準ｐＨ値）の原水を供給できるようにしてある。夫々の原水供給路８、９には電磁バルブ１０、１１を設けて自動的に開閉されるようにしてある。

図２の電解イオン水生成装置を使用してｐＨ１２．５の電解イオン水を生成する場合は、原水供給路９から２０Ｌ／ｈの原水を原水タンク１に供給し続けるが、ｐＨ１３．１の電解イオン水を生成する場合は原水供給路８から５Ｌ／ｈの原水を原水タンク１に供給し続ける。この場合、電解イオン水生成の他の条件は当該電解イオン水生成装置で基準ｐＨ値の電解イオン水を生成する場合と同じ条件にする。

前記条件下において、原水供給路８から原水タンク１に原水が供給されると、ポンプＰ１、Ｐ２が運転を開始して、原水タンク１内の原水が、原水タンク１‐陰極室３の入口３ａ‐陰極室３の出口３ｂ‐原水タンク１と循環（１生成サイクル）し、電解液タンク２内の電解液が、電解液循環ポンプＰ２により電解液タンク２‐陽極室４の入口４ａ‐陽極室４の出口４ｂ‐電解液タンク２と循環（１生成サイクル）して電解イオン水が生成される。この場合も原水の循環時間、電解液の循環時間等を予め設定しておき、設定された時間中、前記循環が行われてｐＨ１３．１の電解イオン水が生成されて原水タンク１に戻されるようにする。この間、原水が原水供給路８から供給され続けて、原水が原水タンク１内の出口１ａまで到達する（５Ｌになる）とタンク内の電解イオン水はその出口１ａから外部に排出されながら、電解イオン水が連続的に（流動式で）生成される。

基準ｐＨ値１２．５の電解イオン水を生成する場合は、原水供給量と電解イオン水の生成量は同じ（２０Ｌ）であるから、生成された電解イオン水は前記生成サイクルが１循環（１生成サイクル）すると原水タンク１の出口１ａから排出されるが、ｐＨ値１３．１の電解イオン水を生成する場合は、供給量（５Ｌ）は生成量（２０Ｌ）の１／４であるから、生成サイクルが４循環（４生成サイクル）してはじめてｐＨ値１３．１の電解イオン水が２０Ｌ生成され、その後に原水タンク１の出口１ａから排出される。その後は、原水が原水供給路８から供給され続け、原水タンク１内の電解イオン水が前記出口１ａから外部に排出されながら電解イオン水が連続的に（流動式で）生成される。

図２の電解イオン水生成装置では、必要な場合は、原水タンク１に供給される原水（図２では軟水）を電解液タンク２にも供給（補充）することができる。

（流動式の電解イオン水生成方法の実施形態２）
図３の電解イオン水生成装置も原理は図２の場合と同じであり、異なるのは電解液タンク２を電解槽６の陽極室４に直結して、電解液が常に陽極室４に接するようにしたことである。

図３の電解イオン水生成装置を使用して電解イオン水を生成するには、図２の場合と同様に、原水タンク１内に基準原水量よりも少量の原水を連続的に供給しながら電解イオン水を生成する。この場合も、原水供給量を少量にする以外は、他の生成条件は基準ｐＨ値の電解イオン水生成時と同じ条件にする。これら条件下において、原水タンク１内の原水を原水循環ポンプＰ１により、原水タンク１‐陰極室３の入口３ａ‐陰極室３の出口３ｂ‐原水タンク１と循環させ、電解液タンク２内の電解液が、陽極室４‐電解液タンク２と繰り返し循環すると、それら循環が所定時間継続して原水が電解イオン水を生成する。この場合も、図２の場合と同様に、基準ｐＨ値１２．５の電解イオン水を生成する場合は供給量と生成量は同じ（２０Ｌ）であるから、前記生成サイクルが一循環すると生成された電解イオン水は出口１ａから排出されるが、ｐＨ値１３．１の電解イオン水を生成する場合は、供給量（５Ｌ）は生成量（２０Ｌ）の１／４であるから、生成サイクルが４循環してはじめてｐＨ値１３．１の電解イオン水が２０Ｌ生成され、その後に出口１ａから排出される。出口１ａから排出された後は、原水が原水供給路８から供給され続け、原水タンク１内の電解イオン水が出口１ａから外部に排出されながら電解イオン水が連続的に（流動式で）生成される。

図３の電解イオン水生成装置でも、必要な場合は、原水タンク１に供給される原水（図３では軟水）を電解液タンク２にも供給（補充）することができる。

（実験例）
本件発明者の実験によれば、図１の電解イオン水生成装置を使用する場合は、原水タンク１に貯留する原水量を、基準ｐＨ値１２．５の電解イオン水を生成するのに必要な原水量（２０Ｌ）の１／４の５ＬとすることでｐＨ１３．１の電解イオン水（強電解イオン水）を生成することができた。図２、図３の電解イオン水生成装置を使用する場合も同様であった。前記いずれの実験でも、原水量以外の他の条件を、当該電解イオン水生成装置で基準ｐＨ値の電解イオン水を生成する場合と同じ条件で行った。

（貯留式の電解イオン水生成装置の実施形態：図１）
本発明の電解イオン水生成装置の一例を、図面を参照して説明する。図１に示す電解イオン水生成装置は、原水タンク１に貯留する原水量を制御することにより、一台の電解イオン水生成装置で基準ｐＨ値の電解イオン水と、それよりもｐＨ値の電解イオン水とを生成可能なものである。

図１に示す電解イオン水生成装置の基本構成は、前記電解イオン水生成方法［００２９］〜［００３５］で説明したとおりである。原水タンク１、電解液タンク２、電解槽６に既存の電解イオン水生成装置のそれらと同じもの、あるいは異なるものを使用することができる。

（原水タンク）
図１では原水タンク１と電解液タンク２が一つの容器に区画配置されている。原水タンク１は原水と、陰極室３を通過して陽イオンが還元された電解イオン水とを貯留するものである。

原水タンク１には原水供給口１２が設けられ、この原水供給口１２から、純水、軟水、水道水等の原水が原水タンク１に供給されるようにしてある。

原水タンク１に貯留される原水量は、生成したい電解イオン水のｐＨ値ごとに、予め数パターン設定してある。この実施形態では、ｐＨ１２．５の電解イオン水を生成する場合の原水量として２０Ｌ、ｐＨ１３．１の電解イオン水を生成する場合の原水量として５Ｌの２パターンを設定してある。この数値は前記式に基づいて算出した値である。ｐＨ値に応じてこれ以外の原水量を設定しておくこともできる。

原水タンク１内には原水量制御手段７を設けてある。具体的には、水位検知スイッチ（例えば、フロートスイッチ）Ｆ１、Ｆ２を上下二段に設け、一例として、下段のフロートスイッチＦ１を（ｐＨ１３．１の電解イオン水を生成する場合の原水量：５Ｌ）、上段のフロートスイッチＦ２を（ｐＨ１２．５の電解イオン水を生成する場合の原水量：２０Ｌ）に設定してある。

（電解液タンク）
図１に示す電解液タンク２は上面開口の筒型ケースであり、電解質水溶液を貯留するものである。電解液タンク２は原水タンク１よりも細長の円筒状であり、原水タンク１の内側に配設されている。電解液タンク２には供給口１４が設けられ、そこから電解液を供給して循環させることができるようにしてある。電解液には炭酸カリウム水溶液、炭酸水素カリウム水溶液、重曹アルカリ塩水溶液等を使用することができる。

電解液タンク２の下部にはドレイン（図示しない）を設けて、電解液タンク２内の清掃や電解液の交換といったメンテナンスに際して、電解液を外部に排出することができるようにしてある。

電解液タンク２は電解液通路１５を介して電解槽６の陽極室４に接続され、電解液タンク２に貯留されている電解液を電解液ポンプＰ２によって電解槽６の陽極室４に供給し、陽極室４から戻し通路１６を通して電解液タンク２内に戻すことができるようにしてある。

（電解槽）
図１の電解槽６は陽イオン交換膜５で陰極室３と陽極室４に仕切られ、陰極室３に陰極板が、陽極室４に陽極板が配置されている。陰極板には直流電源Ｅのマイナス側が、陽極板には直流電源Ｅのプラス側が接続される。

陽イオン交換膜５は、水は通さず、陽イオンのみを通す性質の交換膜であり、既存のもの又は新規のものを使用することができる。例えば、旭硝子株式会社製の「セレミオン」（登録商標）やデュポン株式会社製の交換膜等を使用することができる。

（図１の貯留式の電解イオン水生成装置で基準ｐＨ値の電解イオン水を生成する例）
図１の電解イオン水生成装置により基準ｐＨ値１２．５の電解イオン水を生成する場合は、電解イオン水生成装置の操作部で下段のフロートスイッチＦ１を不作動に設定して、原水がフロートスイッチＦ１に到達しても作動しないようにし、上段のフロートスイッチＦ２を作動に設定しおく。
（１）前記状態で、原水路１３（基準ｐＨ値１２．５、原水量２０Ｌ）を選択してから、電解イオン水生成装置の電源スイッチをＯＮにすると、原水が原水路１３から原水タンク１に供給される。
（２）原水タンク１内の水位が上段のフロートスイッチＦ２（ｐＨ１２．５の電解イオン水を生成用、２０Ｌ）に達すると、当該フロートスイッチＦ２が作動してポンプＰ１、Ｐ２が運転を開始し、原水タンク１内の原水が、原水タンク１‐陰極室３の入口３ａ‐陰極室３の出口３ｂ‐原水タンク１と循環し、電解液タンク２内の電解液が、電解液循環ポンプＰ２により電解液タンク２‐陽極室４の入口４ａ‐陽極室４の出口４ｂ‐電解液タンク２と循環して電解イオン水が生成される。
（３）予め設定してある原水循環時間、電解液循環時間中、前記循環が行われてｐＨ１２．５（基準ｐＨ値）の電解イオン水が生成され、原水タンク１に戻される。

（図１の貯留式の電解イオン水生成装置でｐＨ値１３．１の電解イオン水を生成する例）
図１の電解イオン水生成装置の使用例を説明する。ここでは、ｐＨ１３．１の電解イオン水を生成する場合を一例とする。

図１の電解イオン水生成装置の操作部（制御盤）で下段フロートスイッチＦ１を作動に設定して、原水が当該フロートスイッチＦ１に到達すると作動するようにしておく。
（１）電解イオン水生成装置の操作部で「ｐＨ１３．１」を選択し、電解イオン水生成装置の電源スイッチをＯＮにすると、原水が原水タンク１内に供給され、陰極板及び陽極板間に直流電流が供給され、他の電気回路に電流が供給される。
（２）原水が原水タンク１内に、「ｐＨ１３．１」の電解イオン水を得るのに必要な量（５Ｌ）供給されると、下段のフロートスイッチＦ１が作動して、それに接続されている流量調整弁が自動的に閉じ、原水の供給が自動停止する。
（３）原水タンク１内の原水は電解槽６の陰極室３へ供給されて陰極室３を通過する。このとき、直流電源Ｅから電源供給されて電解液が電気分解されて発生する陽イオンが、陽イオン交換膜５を通過して陰極室３に入り、原水と還元して電解イオン水が生成される。この電解イオン水は原水タンク１内に戻る。
（４）電解液タンク２内の電解液は陽極室４へ供給され、陽極室４を通過した電解液は電解液タンク２内に戻る。
（５）原水を、原水タンク１‐陰極室３‐原水タンク１の経路で循環させ、循環を設定時間（例えば、６０分間）繰り返す。この間、電解液は電解液タンク２‐陽極室４‐電解液タンク２の経路で循環し前記時間中繰り返す。この繰り返しによりｐＨ１３．１の電解イオン水が生成され、原水タンク１内に貯留される。この電解イオン水は、原水タンクから取り出す。

（流動式の電解イオン水生成装置の実施形態１：図２）
図２の流動式の電解イオン水生成装置は、基本構成は図１と同じであり、異なるのは、原水タンク１と電解液タンク２を別々に設けたこと、原水タンク１に貯留する原水量制御手段７として二つの原水供給路８、９を設けたことである。夫々の原水供給路８、９の時間当たりの供給量は異なる量に設定してある。一例として、原水供給路８は時間当たり５Ｌ／ｈ（ｐＨ１３．１の電解イオン水生成時）の原水を供給できる供給路、原水供給路９は時間当たり２０Ｌ／ｈ（ｐＨ１２．５：基準ｐＨ値の電解イオン水生成時）の原水を供給できるようにしてある。夫々の原水供給路８、９には電磁バルブ１０、１１を設けて電気的に開閉されるようにしてある。

（図２の流動式の電解イオン水生成装置で基準ｐＨ値の電解イオン水を生成する例）
図２の電解イオン水生成装置を使用して基準ｐＨ１２．５の電解イオン水を生成する場合は次のようにする。
（１）電源スイッチをＯＮにして電解イオン水生成装置を作動させ、陰極板と陽極板間に直流電源を印加する。
（２）図２の電解イオン水生成装置における「ｐＨ１２．５」の原水供給路９を選択して、原水供給路９から時間当たり２０Ｌ／ｈの原水を供給し続ける。
（３）原水が原水タンク１内に貯留されると、ポンプＰ１、Ｐ２の運転が開始され、原水が原水流路１７を通して電解槽６の陰極室３に供給されて原水タンク１に戻り（循環し）、電解液タンク２内の電解液が電解槽６の陽極室４に供給されて電解液タンク２に戻る（循環する）。原水タンク１にはその後も原水の供給が継続され、この間に、電気分解によって陽極室４内に生じたカリウムイオン（陽イオン）が陽イオン交換膜５を介して陰極室３に入り、陰極室３内の原水と還元して電解イオン水が生成される。
（４）生成された基準ｐＨ１２．５の電解イオン水は帰還流路１８を通じて原水タンク１内に貯留される。前記生成を設定時間繰り返すことにより原水タンク１内に基準ｐＨ１２．５の電解イオン水が貯留される。
（５）基準ｐＨ値１２．５の電解イオン水を生成する場合は、原水供給量と電解イオン水の生成量は同じ（２０Ｌ）であるから、原水供給路９から２０Ｌになるまで供給され続け、生成される電解イオン水も２０Ｌになる。
（６）原水タンク１内の電解イオン水が２０Ｌになると、原水タンク１の出口１ａが解放されて、ｐＨ１２．５の電解イオン水が排出される。以後、排出されながら、その分だけ、原水供給路９から原水が供給されながら（流動式で）、電解イオン水が連続生成され、原水タンク１から排出される。

（図２の流動式の電解イオン水生成装置でｐＨ値１３．１の電解イオン水を生成する例）
図２の流動式の電解イオン水生成装置を使用してｐＨ１３．１の電解イオン水を生成する場合は次のようにする。
（１）図２の流動式の電解イオン水生成装置における「ｐＨ１３．１」の原水供給路８を選択して、原水供給路８から時間当たり５Ｌ／ｈの原水を供給し続ける。
（２）原水が原水タンク１内に供給されると、ポンプＰ１、Ｐ２の運転が開始されて、前記使用例と同様にして電解イオン水が生成される。
（３）生成された電解イオン水は原水タンク１に排出されるが、原水タンク１の出口１ａは電解イオン水が２０Ｌになってはじめて開口して、原水タンク内の電解イオン水が排出されるようにしてある。このときの原水供給量（５Ｌ）は生成量（２０Ｌ）の１／４であるから、生成サイクルが４循環してはじめてｐＨ値１３．１の電解イオン水が２０Ｌ生成され、原水タンク１の出口１ａから排出される。その後も、原水が原水供給路８から供給され続け、原水タンク１内の電解イオン水が出口１ａから外部に排出されながら（流動しながら）電解イオン水が連続的に生成される。

前記使用例では原水量を５Ｌとする以外は、他の生成条件は、基準ｐＨ値の電解イオン水を生成する場合と同じにする。

（流動式の電解イオン水生成装置の実施形態２：図３）
図３の流動式の電解イオン水生成装置は図２の電解イオン水生成装置とほとんど同じであり、異なるのは、電解液タンク２が電解槽６に連結されていることである。

（図３の流動式電解イオン水生成装置の使用方法）
図３の流動式電解イオン水生成装置を使用した電解イオン水の生成は、図２の電解イオン水生成装置で電解イオン水を生成する場合と同じである。

（濾過装置）
図１〜図３のいずれの電解イオン水生成装置においても、原水タンク１に接続された原水供給路８、９の上流側には濾過装置を設けるのが望ましい。濾過装置の一例としては、５μｍメッシュのフィルタ（以下「５μフィルタ」という）と、活性炭フィルタ（以下「ＡＣフィルタ」という）と、逆浸透膜（ＲＯ膜）フィルタ（以下「ＲＯフィルタ」という）が使用される。これらは水道水に含まれるカルシウムやマグネシウムなどを除去できるものである。

原水供給路８、９の途中には純水タンクを接続し、その純水タンク内の純水を原水タンク１に供給することもできる。

（他の実施形態）
前記した実施形態はあくまでも本発明の一例であり、他の実施形態にすることも可能である。強電解イオン水もｐＨ値１３．０、１３．１に限らず、それ以上であっても、それ以下であってもよい。基準ｐＨ値も１２．５よりも高くても低くてもよい。前記実施形態は強電解イオン水を生成する場合であるが、貯留又は供給する原水量を基準ｐＨ値生成時よりも多くして弱電解イオン水を生成することもできる。その場合の原水量も前記式により算出することができる。

本発明の電解イオン水生成方法及び電解イオン水生成装置は、機械加工後の部品洗浄や農作物の農薬洗浄、室内の清掃、身体の洗浄などに広く用いられる電解イオン水を生成することができる。原水タンク１に貯留する原水量を、基準ｐＨ値の電解イオン水を生成する場合よりも多くし、他の生成条件を、基準ｐＨ値の電解イオン水を生成する場合の条件と同じ（ほぼ同じを含む）にすることにより、基準ｐＨ値の低い電解イオン水（弱アルカリイオン水）を生成することができる。

１ 原水タンク
１ａ （原水タンクの）出口
２ 電解液タンク
３ 陰極室
３ａ （陰極室の）入口
３ｂ （陰極室の）出口
４ 陽極室
４ａ （陽極室の）入口
４ｂ （陽極室の）出口
５ 陽イオン交換膜
６ 電解槽
７ 原水量制御手段
８、９ 原水供給路
１０、１１ 電磁バルブ
１２ 原水供給口
１３ 原水路
１４ 供給口
１５ 電解液通路
１６ 戻し通路
１７ 原水流路
１８ 帰還流路
Ｐ１ 原水循環ポンプ
Ｐ２ 電解液循環ポンプ
Ｅ 直流電源
Ｆ１ 下段フロートスイッチ
Ｆ２ 上段フロートスイッチ

Claims (7)

1. 電解イオン水生成装置の原水タンクに貯留した原水を電解槽に送って循環させながら電解イオン水を生成し、生成された電解イオン水を原水タンクに戻して貯留することのできる貯留式電解イオン水生成装置を使用して、基準ｐＨ値よりもｐＨ値の高い電解イオン水を生成する方法であり、
   貯留式電解イオン水生成装置の原水タンクに、基準ｐＨ値の電解イオン水を生成する場合よりも少ない量の原水を貯留し、原水量以外の他の生成条件を前記貯留式電解イオン水生成装置で基準ｐＨ値の電解イオン水を生成するときと同じ生成条件にし、
   原水タンク内に貯留された原水を電解槽の陽イオン交換膜で仕切られた陰極室に送って当該陰極室から前記原水タンクに戻して循環させ、電解イオン水生成装置の電解液タンクに貯留された電解液を前記電解槽の陽極室に循環させ、電解槽の陰極室の陰極板と陽極室の陽極板に電圧を印加して前記電解液を電気分解し、電気分解によって生じた陽イオンを、陰極室を循環する前記原水と還元させることにより当該原水を電解イオン水にし、
   原水タンク内の原水が所定ｐＨ値になるまで前記原水の循環、電解液の循環を繰り返して、原水タンク内に貯留された原水を所定ｐＨ値の電解イオン水に生成する、
   ことを特徴とする電解イオン水生成方法。
2. 電解イオン水生成装置の原水タンクに原水を供給しながら基準ｐＨ値の電解イオン水を生成し、生成された電解イオン水を原水タンクから排出しながら電解イオン水を連続生成する流動式電解イオン水生成装置を使用して、基準ｐＨ値よりもｐＨ値の高い電解イオン水を生成する方法であり、
   流動式電解イオン水生成装置の原水タンクに基準ｐＨ値の電解イオン水を生成する場合よりも少ない量の原水を供給し、原水量以外の他の生成条件を前記流動式電解イオン水生成装置で基準ｐＨ値の電解イオン水を生成するときと同じ生成条件にし、
   原水タンクに供給される原水を電解槽の陽イオン交換膜で仕切られた陰極室に送って当該陰極室から前記原水タンクに戻して循環させ、電解イオン水生成装置の電解液タンクに貯留された電解液を陽イオン交換膜で仕切られた陽極室に循環させ、電解槽の陰極室の陰極板と陽極室の陽極板に電圧を印加して前記電解液を電気分解し、電気分解によって生じた陽イオンを、陰極室を循環する前記原水と還元させることにより当該原水を電解イオン水にし、所定ｐＨ値になった原水タンク内の電解イオン水を、前記原水タンクへの原水供給量分ずつ当該原水タンクから排出しながら所定ｐＨ値の電解イオン水を生成する、
   ことを特徴とする電解イオン水生成方法。
3. 請求項１又は請求項２記載の電解イオン水生成方法において、
   基準ｐＨ値よりもｐＨ値の高い強電解イオン水を生成するのに必要な原水の貯留量又は供給量を、式に基づいて求める量に設定する、
   式 ｐＨ＝１４＋ｌｏｇ［ＯＨ⁻］
   ことを特徴とする電解イオン水生成方法。
4. 原水タンクに原水を貯留し、貯留した原水を電解槽に供給して原水タンクに戻して循環させ、その間に基準ｐＨ値の電解イオン水を生成することのできる貯留式電解イオン水生成装置であり、
   原水を貯留する原水タンクと、電解液を貯留する電解液タンクと、陽イオン交換膜で仕切られた陰極室と陽極室を備えた電解槽と、前記陰極室に設けられた陰極板と陽極室に設けられた陽極板と、前記陰極板及び陽極板に電圧を印加する電源と、原水タンクに貯留された原水を前記陰極室に送って原水タンクに戻す原水循環ポンプと、電解液タンクに貯留された電解液を陽極室に送って電解液タンクに戻す電解液循環ポンプと、前記原水タンクに貯留する原水量を制御可能な原水量制御手段を備え、
   前記原水量制御手段は原水タンク内の原水量を検知できるものであり、
   原水タンク内の原水貯留量が基準ｐＨ値の電解イオン水を生成するのに必要な量に対して式に基づいて求められる量を検知することができ、
   式 ｐＨ＝１４＋ｌｏｇ［ＯＨ⁻］
   前記原水量制御手段は、原水タンク内に前記式で算出された原水量が貯留されたことを検知して、原水タンクへの原水供給を自動停止できるものである、
   ことを特徴とする電解イオン水生成装置。
5. 請求項４記載の電解イオン水生成装置において、
   原水量制御手段がフロートスイッチであり、
   フロートスイッチは原水タンク内の少なくとも下段と上段の二以上の箇所に設けられ、上段のフロートスイッチは基準ｐＨ値の電解イオン水を生成する場合の水位に設定され、下段のフロートスイッチは生成所望ｐＨ値の電解イオン水を生成する場合の水位に設定され、
   基準ｐＨ値の電解イオン水を生成する場合は、下段のフロートスイッチは原水が到達しても作動しない不作動に設定し、上段のフロートスイッチだけが作動するように設定して、原水タンクに貯留される原水が上段のフロートスイッチまで到達すると、原水タンクへの原水の供給が自動的に停止し、
   生成所望ｐＨ値の電解イオン水を生成する場合は、下段のフロートスイッチは原水が到達すると作動するように設定して、原水タンクに貯留される原水量が下段のフロートスイッチに到達すると原水タンクへの供給が自動的に停止するようにした、
   ことを特徴とする電解イオン水生成装置。
6. 原水タンクに原水を供給しながら基準ｐＨ値の電解イオン水を生成し、生成された基準ｐＨ値の電解イオン水を排出しながら、基準ｐＨ値の電解イオン水を生成することのできる流動式電解イオン水生成装置であり、
   原水を供給する原水タンクと、電解液を貯留する電解液タンクと、陽イオン交換膜で仕切られた陰極室と陽極室を備えた電解槽と、前記陰極室に設けられた陰極板と陽極室に設けられた陽極板と、前記陰極板及び陽極板に電圧を印加する電源と、原水タンクに供給される原水を前記陰極室に送って原水タンクに戻す原水循環ポンプと、電解液タンクに貯留された電解液を陽極室に送って電解液タンクに戻す電解液循環ポンプと、電解イオン水中に原水タンクから電解イオン水を排出させる出口と、前記原水タンクに貯留する原水量を制御可能な原水量制御手段を備え、
   原水量制御手段は原水供給路であり、原水供給路は基準ｐＨ値の電解イオン水を生成する場合に原水タンクに供給する時間当たりの供給量に対して、式に基づいて求められる供給量が設定されており、
   式 ｐＨ＝１４＋ｌｏｇ［ＯＨ⁻］
   前記式で求められる量の原水を原水タンクに供給しながら、且つ、生成される電解イオン水を原水タンクから排出しながら、電解イオン水を生成できるようにした、
   ことを特徴とする電解イオン水生成装置。
7. 請求項６記載の電解イオン水生成装置において、
   原水量制御手段が二以上の原水供給路を備え、そのうち少なくとも一本の原水供給路は単位時間当たりの原水供給量が基準ｐＨ値の電解イオン水を生成する場合に必要な量の原水を供給できるものであり、他の原水供給路は単位時間当たりの原水供給量が基準ｐＨ値の電解イオン水を生成する場合に必要な供給量に対して式に基づいて求められる量を供給できるものである、
   式 ｐＨ＝１４＋ｌｏｇ［ＯＨ⁻］
   ことを特徴とする電解イオン水生成装置。

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