(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解槽内をイオン透過能を有する隔膜にて区画して形成された一対の隔室のうち、一方の隔室に第１の電極と第２の電極を互いに対向して配置して第１の電極室を構成するとともに、他方の隔室に第３の電極を前記隔膜を挟んで前記第２の電極に対向して配置して第２の電極室を構成してなる電解水生成装置であり、前記第１の電極、前記第２の電極および前記第３の電極を第１の直流電源に接続するとともに、前記第２の電極および前記第３の電極を第２の直流電源に接続し、かつ前記第１の直流電源と前記第１の電極、前記第２の電極および前記第３の電極の接続回路にそれぞれ切換スイッチを介装するとともに、前記第２の直流電源と前記第３の電極の接続回路に開閉スイッチを介装し、前記第１の直流電源を電解専用の電源として前記第１の電極と前記第２の電極間での第１の電解と、前記第２の電極と前記第３の電極間での極性を異にする第２，第３の電解を選択可能に構成し、かつ前記第２の直流電源を電気透析専用の電源として前記第１の電解時に電気透析を可能に構成したことを特徴とする電解水生成装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電解水生成装置において、被電解水として希薄食塩水を採用して、同希薄食塩水を前記両電極室に供給することを特徴とする電解水生成装置。
【請求項３】
請求項１に記載の電解水生成装置において、被電解水として希薄食塩水を採用して、同希薄食塩水を前記第１の電極室に供給するとともに、前記第２の電極室には通常の水を供給することを特徴とする電解水生成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、次亜塩素酸、次亜塩素酸ナトリウム等を含有し殺菌作用、消毒作用を有するｐＨ３〜７の範囲の酸性〜中性の電解水を製造するための電解水生成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
次亜塩素酸、次亜塩素酸ナトリウム等を含有し殺菌作用、消毒作用を有する電解水を製造するための電解水生成装置の一形式として、特公平４−４２０７７号公報に示されているように、電解槽内をイオン透過能を有する隔膜にて区画して形成された一対の隔室にそれぞれ電極を配置して陽極室と陰極室とを構成し、これら両電極室に供給される希薄食塩水を両電極間で電解する電解水生成装置がある。当該電解水生成装置においては、陽極室内で次亜塩素酸を含む酸性水が生成されるとともに、陰極室内でアルカリ性水が生成される。
【０００３】
ところで、当該電解水生成装置においては、陽極室側生成水はｐＨが２〜３という強い酸性水となる。次亜塩素酸、次亜塩素酸ナトリウム等を含む水溶液ではｐＨが低い程殺菌力は高く、殺菌力の点からすれば低ｐＨ程好ましいが、処理すべき用途により最適なｐＨは異なる。例えば、野菜類では、水溶液が低ｐＨである場合には褐色に変色し易く、その最適ｐＨは６〜７である。従って、当該電解水生成装置においては、陽極室側生成水のｐＨを調整して酸性〜中性にする手段が採られている。
【０００４】
すなわち、当該電解水生成装置では、陽極室側生成水のｐＨを調整する手段として、酸性である陽極室側生成水と、アルカリ性である陰極室側生成水と、原水とを、規定された量だけ互いに混合する手段が採られている。しかしながら、かかる混合手段を採用するには、これらの陽極室側生成水、陰極室側生成水、および原水を規定量だけ混合するための各制御バルブが必要であるとともに、これらの各水の混合量を正確に制御するための制御装置、および面倒な制御方法が必要となる。
【０００５】
本出願人は、各種の制御バルブ、制御装置、および面倒な制御方法を要することなく、電解時に一方の電極室内にてｐＨ３〜７の酸性〜中性の生成水を生成する電解水生成装置を、特願平７−５０８００号出願にて提案している。
【０００６】
当該電解水生成装置は、電解槽内をイオン透過能を有する隔膜にて区画して形成された一対の隔室のうち、一方の隔室に第１の電極と第２の電極を互いに対向して配置して第１の電極室を構成するとともに、他方の隔室に第３の電極を前記隔膜を挟んで前記第２の電極に対向して配置して第２の電極室を構成してなるもので、第１の電極室の第１の電極と第２の電極間で希薄食塩水の電解を行い、第１の電極室の第２の電極と第２の電極室の第３の電極間で電気透析を同時に行い、第１の電極室で生成した電解水中の陽イオンを第２の電極室へ電気透析により移動させ、第１の電極室の電解水を酸性側へ移行させることにより、第１の電極室の電解水のｐＨを調整するものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、当該電解水生成装置においては、装置の運転時に各電極室に希薄食塩水中の微量なカムシウムイオン、マグネシウムイオン等に起因して不溶性物質が析出してスケールとして隔膜、各電極等に付着し、電解効率を低下させることになる。
【０００８】
従って、本発明の目的は、当該形式の電解水生成装置において、電解時に発生するスケールを速やかに除去することにあるが、特に、通常の電解時に陽極となる電極に負電圧を印加することがないようにして、負電圧の印加に対して寿命が低いが電解効率が高い焼成電極の使用を可能にするとともに、使用する直流電源を小型化することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、電解槽内をイオン透過能を有する隔膜にて区画して形成された一対の隔室のうち、一方の隔室に第１の電極と第２の電極を互いに対向して配置して第１の電極室を構成するとともに、他方の隔室に第３の電極を前記隔膜を挟んで前記第２の電極に対向して配置して第２の電極室を構成してなる電解水生成装置であり、前記第１の電極、前記第２の電極および第３の電極を第１の直流電源に接続するとともに、前記第２の電極および前記第３の電極を第２の直流電源に接続し、かつ前記第１の直流電源と前記第１の電極、前記第２の電極および前記第３の電極の接続回路にそれぞれ切換スイッチを介装するとともに、前記第２の直流電源および前記第３の電極の接続回路に開閉スイッチを介装し、前記第１の直流電源を電解専用の電源として前記第１の電極と前記第２の電極間での第１の電解と、前記第２の電極と前記第３の電極間での極性を異にする第２，第３の電解を選択可能に構成とし、かつ前記第２の直流電源を電気透析専用の電源として前記第１の電解時に電気透析を可能に構成したことを特徴とするものである。
【００１０】
本発明に係る電解水生成装置においては、被電解水として希薄食塩水を採用して、同希薄食塩水を前記両電極室に供給する態様を採ることができ、また前記被電解水として希薄食塩水を採用して、同希薄食塩水を前記第１の電極室に供給するとともに、前記第２の電極室には通常の水を供給する態様を採ることができる。
【００１１】
【発明の作用・効果】
このように構成した電解水生成装置においては、第１の電極室の第１の電極と第２の電極間で希薄食塩水等を電解することができ、同時に第１の電極室の第２の電極と第２の電極室の第３の電極間で第１の電極室で生成された電解水を電気透析して、第１の電極室の電解水中の陽イオンを第２の電極室へ移動させ、同電解水を漸次酸性側へ移行することができる。この場合、これら両電極間の電流および／または電圧を調整することにより、第１の電極室で生成される生成水のｐＨを３〜７の範囲に調整することができる。この運転時には、主として第２の電極、隔膜、および第３の電極にスケールが発生する。
【００１２】
また、当該電解水生成装置において、各切換スイッチと開閉スイッチの動作により、第１の電極室の第１の電極を非通電状態にして、第１の電極室の第２の電極と第２の電極室の第３の電極を極性を互いに選択的に切換えて第２の電解と第３の電解を構成することができる。これにより、第２の電極、隔膜、および第３の電極に析出したスケールを除去することができる。この場合、通常の電解時に陽極専用として使用する第１の電極には通電しないため負電圧がかからず、第１の電極として電解効率のよい白金イリジウム系の焼成電極を使用しても、イリジウムの溶出による第１の電極の劣化が抑制され、第１の電極の寿命を向上させることができる。また、第２の電極および第３の電極については、これら両電極間ではスケール除去という短時間の電解しか行わないため、電解効率が低いが耐久性が高くてコストの低い白金鍍金チタン系の電極を採用することができて有利である。
【００１３】
また、当該電解水生成装置においては、電解専用の第１の直流電源と電気透析専用の第２の直流電源を採用して、電解専用の第１の直流電源をスケール除去工程である第２の電解および第３の電解に使用するものであるから、第２の直流電源をスケール除去工程である第２の電解および第３の電解に使用する場合に比較して、第２の直流電源として電気用量が小さくて小型で廉価な電源を採用することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下本発明を図面に基づいて説明するに、図１〜図３には本発明に係る電解水生成装置の一例が概略的に示されている。当該電解水生成装置は、電解槽１１と、隔膜１２と、第１，第２，第３電極１３ａ，１３ｂ，１３ｃを備えている。隔膜１２はイオン透過能を有するもので、電解槽１１の中央部に配設されて電解槽１１内を一対の隔室に区画している。
【００１５】
第１電極１３ａと第２電極１３ｂとは一方の隔室に所定間隔を保持して並列的に配置されて互いに対向し、同隔室を第１電極室１４ａに構成している。また、第３電極１３ｃは他方の隔室にて隔膜１２とは所定間隔を保持して配置されていて、第２電極１３ｂとは隔膜１２を挟んで並列して互いに対し、同隔室を第２電極室１４ｂに構成している。第１電極室１４ａには、希薄食塩水の供給管路１１ａと電解水の流出管路１１ｂが開口し、かつ第２電極室１４ｂには、希薄食塩水の供給管路１１ｃと電解水の流出管路１１ｄが開口している。
【００１６】
第１電極１３ａ、第２電極１３ｂ、および第３電源１３ｃは第１電源１５ａに接続されているとともに、第２電極１３ｂと第３電極１３ｃとは第２電源１５ｂに接続され、かつ第１，第２電源１５ａ，１５ｂは互いに接続されている。これらの電極１３ａ〜１３ｃと両電源１５ａ，１５ｂの接続回路には第１，第２，第３切換スイッチ１６ａ，１６ｂ，１６ｃと、開閉スイッチ１６ｄが介装されている。
【００１７】
当該電解水生成装置においては、各第１，第２，第３切換スイッチ１６ａ，１６ｂ，１６ｃの切換え動作と、開閉スイッチ１６ｄの開閉動作により、図１〜図３に示す３つの態様の接続回路を構成する。
図１に示す第１の接続態様では、開閉スイッチ１６ｄが閉成された状態で各切換スイッチ１６ａ〜１６ｃがａ側接点に接続されていて、第１電極１３ａを第１電源１５ａの正極に、第２電極１３ｂを第１電源１５ａの負極と第２電源１５ｂの正極に、第３電極１３ｃを第２電源１５ｂの負極にそれぞれ接続する接続回路を構成する。
【００１８】
図２に示す第２の接続態様では、開閉スイッチ１６ｄが開成された状態で各切換スイッチ１６ａ〜１６ｃがｂ側接点に接続されていて、第２電極１３ｂを第１電源１５ａの正極に、第３電極１３ｃを第１電源１５ａの負極にそれぞれ接続する接続回路を構成する。この場合には、第１電極１３ａは両電源１５ａ，１５ｂとは接続されていない。
【００１９】
図３に示す第３の接続態様では、開閉スイッチ１６ｄが開成された状態で第１切換スイッチ１６ａがａ側接点に、第２切換スイッチ１６ｂがｂ側接点に、第３切換スイッチ１６ｃがａ側接点に接続されていて、第２電極１３ｂを第１電源１５ａの負極に、第３電極１３ｃを第１電源１５ａの正極にそれぞれ接続する接続回路を構成する。この場合にも、第１電極１３ａは両電源１５ａ，１５ｂとは接続されていない。
【００２０】
なお、図１〜図３において、符号１７ａは水道水を導入するウォータバルブ、符号１７ｂは希薄食塩水の貯溜タンク、符号１７ｃは希薄食塩水の供給ポンプ、符号１７ｄ，１７ｅは流量調整バルブである。
【００２１】
このように構成した電解水生成装置においては、図１の第１の接続態様での運転（通常運転）では第１電極室１４ａで希薄食塩水の電解がなされ、第１電極室１４ａと第２電極室１４ｂ間で電気透析がなされ、図２に示す接続態様での運転（第１スケール除去運転）では第１電極室１４ａの第２電極１３ｂと第２電極室１４ｂの第３電極１３ｃ間で希薄食塩水の電解がなされ、図３に示す接続態様での運転（第２スケール除去運転）では第１電極室１４ａの第２電極１３ｂと第２電極室１４ｂの第３電極１３ｃ間で、第１スケール除去運転とは両電極１３ｂ，１３ｃが逆極性の電解がなされる。図４には、これら３つの運転時における各電極１３ａ〜１３ｃの通電状態と、各切換スイッチ１６ａ〜１６ｃの動作状態を示すタイミングチャートが示されている。
【００２２】
当該電解水生成装置における通常運転時には、第１電極室１４ａの第１電極１３ａと第２電極１３ｂ間で希薄食塩水を電解することができ、同時に第１電極室１４ａの第２電極１３ｂと第２電極室１４ｂの第３電極１３ｃ間で電気透析して第１電極室１４ａで生成された電解水中の陽イオンを第２電極室１４ｂへ移動させることができる。この場合、これら両電極１３ｂ，１３ｃ間に供給する電流および／または電圧を調整することにより第１電極室１４ａで生成された電解水を酸性側へ移行させて、そのｐＨを３〜７の範囲に調整することができる。この運転時には、主として第２電極１３ｂ、隔膜１２、および第３電極１３ｃにスケールが漸次析出する。
【００２３】
また、当該電解水生成装置における第１スケール除去運転においては、第１電極室１４ａの第１電極１３ａが非通電状態になり、第１電極室１４ａの第２電極１３ｂと第２電極室１４ｂの第３電極１３ｃ間で電解がなされる。この場合には、第２電極１３ｂが第１電源１５ａの正極に接続しかつ第３電源１３ｃが同電源１５ａの負極に接続した状態で電解が生じるため、主として第２電極１３ｂおよび隔膜１２側に析出していたスケールが除去され、この電解にともない第３電極１３ｃにはさらにわずかなスケールが析出する。
【００２４】
また、当該電解水生成装置における第２スケール除去運転においては、第１電極室１４ａの第１電極１３ａが非通電状態になり、第１電極室１４ａの第２電極１３ｂと第２電極室１４ｂの第３電極１３ｃ間で電解がなされる。この場合には、第２電極１３ｂが第１電源１５ａの負極に接続しかつ第３電源１３ｃが同電源１５ａの正極に接続した状態で電解が生じるため、主として第３電極１３ｃ側に析出していたスケールが除去される。これにより、電解槽１１の各部位に析出していたスケールをほとんど除去することができる。
【００２５】
このように、当該電解水生成装置においては、スケール除去運転時には、通常運転時に陽極用として使用する第１電極１３ａには通電しないため負電圧が印加されず、第１電極１３ａとして電解効率のよい白金イリジウム系の焼成電極を使用しても、イリジウムの溶出による第１電極１３ａの劣化が抑制され、第１電極１３ａの寿命を向上させることができる。また、第２電極１３ｂおよび第３電極１３ｃについては、これら両電極１３ｂ，１３ｃ間ではスケール除去運転時の電解という、通常運転に比較して極めて短時間の電解しか行わないため、電解効率が低いが耐久性が高くてコストの低い白金鍍金チタン系の電極を採用することができて有利である。
【００２６】
また、当該電解水生成装置においては、第１電源１５ａを電解専用の電源とし、かつ第２電源１５ｂを電気透析専用の電源として、第１電源１５ａを両スケール除去工程での直流電源としても使用するものであるから、第２電源１５ｂを各スケール除去工程の直流電源に使用する場合に比較して、第２電源１５ｂとして電気用量が小さくて小型で廉価な電源を採用することができる。
【００２７】
すなわち、スケール除去運転では、電解電流が大きいほどスケールが除去し易いため、例えば１５Ａ〜３０Ａ程度の大きな電流が必要である。これに対して、通常運転での電気透析では例えば０．５Ｖ程度（電流は数Ａ）の低い電圧で十分である。このため、電気透析用の電源をスケール除去運転の直流電源としても使用する場合には、スケール除去に適した電気容量が大きくて大型で高価な電源が必要である。しかしながら、当該電解水生成装置においては、スケール除去運転の直流電源として通常運転の直流電源である第１電源１４ａを使用するものであるため、第２電源１５ｂは電気透析専用の直流電源でよく、第２電源１５ｂをスケール除去運転の直流電源として使用する場合に比較して、電気用量が小さくて小型で廉価な電源でよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一例に係る電解水生成装置の通常運転時の状態を示す概略構成図である。
【図２】同電解水生成装置の第１スケール除去運転時の状態を示す概略構成図である。
【図３】同電解水生成装置の第２スケール除去運転時の状態を示す概略構成図である。
【図４】同電解水生成装置における各電極の通電状態と、各切換スイッチの動作状態を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
１１…電解槽、１２…隔膜、１３ａ，１３ｂ，１３ｃ…電極、１４ａ，１４ｂ…電極室、１５ａ，１５ｂ…電源、１６ａ，１６ｂ，１６ｃ…切換スイッチ、１６ｄ…開閉スイッチ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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