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技術 水の電解方法及び得られる生成水

出願人 株式会社ケミコート
発明者 本間唯廣
出願日 1999年11月12日 (21年0ヶ月経過) 出願番号 1999-359618
公開日 2001年5月22日 (19年6ヶ月経過) 公開番号 2001-137850
状態 未査定
技術分野 電気・磁気による水処理
主要キーワード ペーハーセンサ 強電解 チタンラス 目的水 強アルカリイオン水 除菌洗浄 電解アルカリイオン水 電極室内
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この項目の情報は公開日時点(2001年5月22日)のものです。
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図面 (13)

課題

目的とする極性イオン水のみを効率良く量産することができる電解イオン水電解方法及びその生成水を提供する。

解決手段

電解槽1の陽極室3に電解質液循環タンク8から電解質溶液ポンプ9Aで導入し、循環配管13で陽極室の循環系を構成する。陽イオン交換膜5Cで隔てられた陰極室4に原水通水しながら陽極板6と陰極板7に直流電圧印加して、陰極室を通る原水にアルカリイオンを吸収させたアルカリイオン水を生成させ、排水管15を水圧により通過させて、アルカリイオン水取り出し口11Bより取り出す。更に高濃度イオン水にするために、ペーハーセンサー17を内設したイオン水貯槽16を設け、ペーハー指示計19で監視しながら所望のpH値のイオン水が得られる迄生成したアルカリイオン水を電解するための循環ポンプ9Bを含む系を設けた。

概要

背景

概要

目的とする極性イオン水のみを効率良く量産することができる電解イオン水電解方法及びその生成水を提供する。

電解槽1の陽極室3に電解質液循環タンク8から電解質溶液ポンプ9Aで導入し、循環配管13で陽極室の循環系を構成する。陽イオン交換膜5Cで隔てられた陰極室4に原水通水しながら陽極板6と陰極板7に直流電圧印加して、陰極室を通る原水にアルカリイオンを吸収させたアルカリイオン水を生成させ、排水管15を水圧により通過させて、アルカリイオン水取り出し口11Bより取り出す。更に高濃度イオン水にするために、ペーハーセンサー17を内設したイオン水貯槽16を設け、ペーハー指示計19で監視しながら所望のpH値のイオン水が得られる迄生成したアルカリイオン水を電解するための循環ポンプ9Bを含む系を設けた。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
4件

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請求項1

電解槽内イオン交換膜で2室以上に分割し、陽極の設置された陽極室と、陰極の設置された陰極室を設けた電解槽を形成させ、陽極室又は陰極室のどちらか一方の電極室内電解質液を供給しつつ、他方の電極室内に原水を供給しながら電気分解する水の電解方法

請求項2

請求項1で得られた生成水を繰り返し電解槽に循環させる水の電解方法。

請求項3

請求項1及び2の水の電解方法で得られる生成水であって陰極室から生成するpH13.0以下のアルカリイオン水

請求項4

請求項1及び2の水の電解方法で得られる生成水であって陽極室から生成するpH1.9以上の酸性イオン水

技術分野

0001

本発明は、高純度強電解酸性イオン水、又は強アルカリイオン水に関するものである。

0002

水に食塩等の無機イオン性物質を添加して電気分解を行う方法があり、特許2626778号に於いて開示されている。

0003

別の方法で水を電気分解する方法として電解槽内を3室に分割し、高純度の強電解アルカリイオン水と酸性イオン水を得る技術が特開平8−1160及び特開平9−202986に於いて開示されている。

0004

特許2626778号では水に無機イオン物質として食塩、塩酸または硫酸を用い、これらの無機イオン物質を水に添加して電気分解を行う方法で得られる酸性イオン水を殺菌水とする技術である。しかし、この方法では未分解の無機イオン物質が酸性イオン水の中に残存するのは避けられず、生成水中には前記無機イオン物質が残存し、純粋な殺菌水は得られない。その為、これら残存する無機イオン物質が金属の腐食関与し、発錆を引き起こすことが問題となっている。

0005

また、特開平8−1160ではイオン交換膜で分割した3室の電解槽を用いて中間室電解質液循環させ、左右の電極室原水を通過させつつ電気分解する方法で、酸性イオン水及びアルカリイオン水を別々に純粋に得る方法であるが、左右の室内には電解質が不在なので電気導電性が悪く、電解効率が悪い。

0006

この問題を解決する目的の特開平9−202986では、3室の構成は前記特開平8−1160と同じであるが、左右の電極室と中間室にそれぞれ一対の電極を配置して電解を行う方法で、電気導電性を改善し、電解効率を上げている。

0007

然しながら、この方法を含め、これら従来の電気分解方法では必ず酸性イオン水とアルカリイオン水が生成する。酸性イオン水とアルカリイオン水の生成を隔膜で分けて生成しているからである。即ち、電解方法機構的に両性イオン水を生成させているのである。このうち残留性が少なく、強い殺菌力を持つ酸性イオン水だけを利用しようとするものである。

0008

殺菌力の低下を考慮に入れた、隔膜なしの電解水生成装置殺菌水生成装置として市販されてはいるが、臭気残留性や殺菌力の低下を考えると良い方法とは言えない。しかし、無駄水が出ない点が評価出来る。この方法では弱アルカリ性の殺菌水が生成する。

0009

この様に酸性イオン水を得る為にはもう一方のアルカリイオン水が生成するが、アルカリイオン水は無駄水として廃棄されるケースが多い。

0010

本発明では上述した未分解の無機イオン物質を含まず、純粋なアルカリイオン水、又は酸性イオン水だけを電解で得る事を目的とする。

0011

従来技術ではアルカリイオン水が利用しづらい為に棄てられることが多いと述べたが、従来の電解方法ではアルカリイオン水のpHが11〜12前後のものしか得られなかったので、洗浄力が不充分であったことが原因している。アルカリイオン水もpHが高くなると殺菌効果を示す有用な除菌洗浄水となる。

0012

又、目的水が酸性イオン水の場合が殆どで、同時に生成するアルカリイオン水は目的水でない為、棄てられているのが実状であった。

0013

本発明は、上記課題を解決する為に、アルカリイオン水、又は酸性イオン水のみを取り出し、無駄水を生成させない電解方法により目的とするイオン水を生成させるようにしたものである。

0014

具体的には、電解槽内をイオン交換膜で2室以上に分割し、陽極室陰極室を設けた構成とし、各電極は陽極室・陰極室内に配置されている。

0015

アルカリイオン水のみを取り出したい場合は陰極室に水道などの原水を通水し、陽極室内にはアルカリイオン水を生成させる無機イオン性物質の溶解液、例えばNaCl、NaOH、KCl、KOHなどの溶液を循環させるようにする。

0016

これらの無機イオン性物質の濃度に制限はないが、濃度が高い程、電解電流が流れやすく、電解効率が良くなる。

0017

従って、得られるアルカリイオン水のイオン量を多く必要とする時は濃度を飽和又はそれに近い濃度とするのが良い。それほどの必要がない時は、薄い濃度のものでも電流が流れれば電流値に対応したアルカリイオン水をを生成することが可能である。

0018

アルカリイオン水のイオン量がそれほど要求されない生成水を得るのであれば、陰極室に通水する原水の量を加減する方が手っ取り早い方法といえる。

0019

アルカリイオン水を生成させる時は、電解槽内の隔膜は陽イオン交換膜を使用するのが良い。陰イオン交換膜でも、若干のアルカリイオンが電解で陰極室に生成するが効率が悪い。

0020

又、酸性イオン水のみを取り出したい場合は、陽極室に水道などの原水を通水し、陰極室内には酸性イオン水を生成させる無機イオン性物質の溶解液、例えばNaCl、HCl、KCl、NH4Clなどの溶液を循環させるようにする。

0021

濃度については、ここでも濃い方が電解効率が良くなることはアルカリイオン水生成のときと同じである。

0022

隔膜については、陰イオン交換膜を使用するのが良い。アルカリイオン水生成のときと同様、陽イオン交換膜を隔膜としても良いが、効率が悪くなるのは前記と同様である。

0023

尚、アルカリイオン水のイオン濃度を更に高くしたい場合は、アルカリイオン水をポンプで循環し、所望のpH値が得られる迄、繰り返し電解を繰り返せば良い。酸性イオン水のイオン量を増やしたい時も同様である。

0024

以下本発明の具体例を図面に基づき説明する。図1は本発明の基本となる2室に分割した電解槽で、イオン水を生成する装置の概要を示したもので、この場合にはアルカリイオン水を生成させることを目的とした構成になっている。

0025

図2〜9は、電解槽内の構成と流体の流れを模式的に示したものであり、端板は省略してある。

0026

図1に於いて、電解槽1は陽イオン交換膜5Cにより室内が分割され、電解槽を形成させるための端板2で2−2間を押圧し、陽極室3及び陰極室4が形成されている。

0027

分割された陽極室3及び陰極室4は電極室と呼ばれ、陽極室内には陽極板6、陰極室内には陰極板7が配設されている。

0028

電極板の例を図11A〜11Bに示すが、チタン及び白金などの多孔板又は、ラス材格子)等が用いられる。

0029

陽極室3及び陰極室4は、図10に示した様に内部が空洞上の塩ビ板やポリエチレン板等であり、図には示していないが空洞状のゴムパッキンなどをはさんで固定する。

0030

8は電解質液の循環タンクでポンプ9Aより導管12を通った電解質液が電解槽1の陽極室3を通り、循環配管13により循環タンク8に戻るようになっている。

0031

10は、水道水などの原水入り口で水圧により導管14を通り電解槽1の陰極室4を通過して排出管15を通った後、電解アルカリイオン水出口11Bから排出する様になっている。

0032

電解槽内では当然であるが、陽極陰極間には電圧印加されるようになっていて、陰極室を通る原水はここで陽イオン交換膜を透過してくるアルカリイオンを溶解して、アルカリイオン水となる。従って、アルカリイオンだけが純粋に含まれたイオン水しか生成しない。

0033

アルカリイオン量を特に高くしたイオン水は一過性の通水では採取しにくいので、貯槽16に戻し、ポンプ9Bを使って繰り返し循環しながら電解する。

0034

17はペーハーセンサーで、pH指示計19で所望のpHに達したら、取り出しコック20を開けて取り出し配管21からアルカリイオン水を排出する。

0035

18はバルブで、循環系にするか一過性流水にするかで流路開閉される。

0036

図2図4図5図8では電解質液としてアルカリイオンを生成する無機物質水溶液を電解槽内の陽極室3に循環させつつ、水道水などの原水を陰極室4へ送り、電解してアルカリイオン水を得る例を示している。

0037

図3図6図7図9では酸性イオンを生成する無機物質の水溶液を電解質液として電解槽内の陰極室4に循環させつつ、水道水などの原水を陽極室3へ送り電解して酸性イオン水を得る例を示している。

0038

ここでは2室構成を基本として電極板面積を増やして電解効率を上げる3室構成と4室構成を示したが、5室構成以上としても本発明の効果が得られることは当然で、本発明の技術範囲に含まれるものである。

0039

尚、図中−、+は直流安定化電源から送られる直流の極を示しており、本発明では12ボルト〜48ボルトの直流を通電する。

0040

上記構成の本発明によれば、アルカリイオン水を生成させる時は陰極室内に原水を通水させ、陽極室にはアルカリイオン水を生成する無機物質の溶解液を循環させ、隔膜に陽イオン交換膜を用いることにより導電性の良好な条件となり、効率良く、しかも目的とするアルカリイオン水のみが生成する。

0041

反対に酸性イオン水のみを生成させる時は陽極室内に原水を通水させ、陰極室内には酸性イオン水を生成する無機物質の溶解液を循環させて、隔膜に陰イオン交換膜を用いることにより効率良く酸性イオン水が生成する。

0042

次に実施例にて本発明を説明する。図2図9の構成を有する電解イオン水生成装置を用いて、以下の条件で電解を行い、目的とする電解イオン水を得た。又、実施例で使用した電解槽、電極室サイズ、電極材質電極間距離は下記の通りである。

0043

電極室サイズ(57.6cc):80mm×60mm×12mm
電極:チタンラス基材に3ミクロンの白金をメッキ85mm×60mmサイズ
電極間距離:本発明に於いては基本的に電極間距離は殆ど電流値に関与しない。通水側電極室内の電極板を出来るだけ対極側の電極室寄りに設置する方が良い。本実施例では隔膜から1〜2mmとした。
電解質液の循環量:5l/分

0044

その他の条件及び得られた結果を表1に記す。生成水の流量及びアルカリイオン水はpH及びアルカリ度、酸性イオン水はpH及び有効塩素量で示した。

0045

生成水の測定値は下記方法で行った結果を示す。
pH・・・ガラス電極法
アルカリ度・・・20mlをサンプリングし、0.1規定硫酸によりフェノールフタレイン指示薬により滴定した量。
有効塩素・・・ヨウでんぷん法によるチオ硫酸ナトリウム溶液滴定。

発明の効果

0046

実施例で得た結果に見られる様に、本発明の請求項1の電解方法によるときは、12〜48ボルトという低電圧条件においても高電流が得られ、電極室内に循環する電解質液と電極板の正負を選択して配設することで目的とする任意の電解イオン水のみがもう一方の電極室で生成される。

0047

その為、従来法の様に反対イオンの生成水が出来ないので資源無駄遣いがなくなる。しかもイオン交換膜を透過してくる選択されたイオンだけが原水に溶解する方式なので、原水には反対側の電荷を持つイオンは殆ど混入しない良質なイオン水が得られる。

0048

又、本発明の請求項2の電解方法による時は、高濃度のイオン量を含む水が簡単に、しかもペーハーコントロールされた均質なイオン水として得ることが出来るという優れた効果がある。

図面の簡単な説明

0049

図1本発明のイオン水生成装置の構成を示す概要図である。
図2
図3本発明のイオン水生成装置の電解槽を2室とした説明図である。
図4
図7本発明のイオン水生成装置の電解槽を3室とした説明図である。
図8
図9本発明のイオン水生成装置の電解槽を4室とした説明図である。
図10電解槽を構成する電極室の構成を示す概要図である。
図11A 〜
図11B電極板の例を示す図であり、図11Aは多孔板、図11Bはラス板張り

--

0050

1・・・電解槽
2・・・電解槽を形成させる為の端板(平板
3・・・陽極室
4・・・陰極室
5A・・・陰イオン交換膜
5C・・・陽イオン交換膜
6・・・陽極板
7・・・陰極板
8・・・電解質液の循環タンク
9A、9B・・・ポンプ
10・・・原水入り口
11A・・・酸性イオン水取り出し口
11B・・・アルカリイオン水取り出し口
12・・・導管
13・・・循環配管
14・・・導管
15・・・排水管
16・・・イオン水貯槽
17・・・ペーハーセンサー
18・・・バルブ
19・・・pH指示計
20・・・取り出しコック
21・・・取り出し配管
ID=000003HE=170 WI=110 LX=0500 LY=0300

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