(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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を有する電解槽と、同電解槽の一方の隔室に互いに対向して配設されて同隔室を第１の電極室に構成する第１の電極および第２の電極と、前記電解槽の他方の隔室に配設されて同隔室を第２の電極室に構成する第３の電極を備え、前記第１の電極室内で食塩水の無隔膜電解を行うとともに、前記第１および第２の電極室間で電気透析を行う電解水生成装置であり、前記第１の電極を直流電源の一方の極側に接続するとともに、前記第２，第３の電極を前記直流電源の他方の極側に接続し、かつ前記第３の電極の前記直流電源に対する接続回路に可変抵抗器を介装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、前記第１の電極を直流電源の正極側に接続するとともに、前記第２，第３の電極を前記直流電源の負極側に接続し、前記第１の電極室内で希薄食塩水の無隔膜電解を行うように構成したことを特徴とする電解水生成装置。
【請求項３】
請求項２に記載の電解水生成装置において、前記第１の電極室内に希薄食塩水を供給するとともに、前記第２の電極室内に希薄食塩水または水を供給するように構成したことを特徴とする電解水生成装置。
【請求項４】
請求項１に記載の電解水生成装置において、前記第１の電極を直流電源の負極側に接続するとともに、前記第２，第３の電極を前記直流電源の正極側に接続し、前記第１の電極室内で高濃度食塩水の無隔膜電解を行うように構成したことを特徴とする電解水生成装置。
【請求項５】
請求項４に記載の電解水生成装置において、前記第１の電極室内に高濃度食塩水を供給するとともに、前記第２の電極室内に水を供給するように構成したことを特徴とする電解水生成装置。
【請求項６】
請求項５に記載の電解水生成装置において、高濃度食塩水を前記第１の電極室内に所定時間滞留させるとともに、この間水を前記第２の電極室内を流通させるように構成した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主要成分として含有し、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主要成分として含有し、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、陽極室内で生成される電解水が主として次亜塩素酸を含む酸性水であり、また陰極室内で生成される電解水がアルカリ性水である。
【０００３】
当該電解水生成装置において、陽極室側生成水はｐＨが２〜３という強い酸性となる。次亜塩素酸、次亜塩素酸ナトリウム等を主要成分として含む水溶液ではｐＨが低い程殺菌力は高く、殺菌力の点からすれば低いｐＨ程好ましいが、処理すべき食品等の特性の点から最適な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。
【０００４】
このため、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。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、および面倒な制御が必要となる。
【０００５】
本出願人は、このような各種の制御バルブ、制御装置、および面倒な制御を要することなく、運転条件によりｐＨが３〜７の酸性〜中性の範囲の任意の値の電解水を生成するための電解水生成装置を、本出願の先願である特願平６−２４５６０２号出願にて提案している。
【０００６】
当該電解水生成装置は、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を有する電解槽と、同電解槽の一方の隔室に互いに対向して配設されて同隔室を第１の電極室に構成する第１の電極および第２の電極と、前記電解槽の他方の隔室に配設されて同隔室を第２の電極室に構成する第３の電極を備え、前記第１の電極室内で食塩水の無隔膜電解を行うとともに、前記第１および第２の電極室間で電気透析を行うように構成されている。
【０００７】
当該電解水生成装置においては、第１の電極室内で生成された弱アルカリ性の電解水中のナトリウムイオン等の陽イオン成分が第２の電極室内へ移動し、陽イオンの移動量に応じて第１の電極室内の電解水のｐＨが低下する。このため、陽イオンの移動量を調整することにより、第１の電極室内の電解水のｐＨが３〜７の範囲の任意の値に調整できる。
【０００８】
【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、直流電源として、電解専用の直流電源と電気透析専用の直流電源を必要とし、複数の直流電源を使用するため装置のコストが高くなるとともに、大きい設置スペースが必要となる。従って、本発明の主たる目的は、１個の直流電源で電解と電気透析を行える電解水生成装置を提供して、装置のコストの低減と設置スペースの縮小を図ることにあり、さらには、ｐＨ３〜７の酸性〜中性の電解水を効率よく生成することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は電解水生成装置に関するもので、当該電解水生成装置は、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を有する電解槽と、同電解槽の一方の隔室に互いに対向して配設されて同隔室を第１の電極室に構成する第１の電極および第２の電極と、前記電解槽の他方の隔室に配設されて同隔室を第２の電極室に構成する第３の電極を備え、前記第１の電極室内で食塩水の無隔膜電解を行うとともに、前記第１および第２の電極室間で電気透析を行う電解水生成装置である。
【００１０】
しかして、本発明に係る電解水生成装置は、前記第１の電極を直流電源の一方の極側に接続するとともに、前記第２，第３の電極を前記直流電源の他方の極側に接続し、かつ前記第３の電極の前記直流電源に対する接続回路に可変抵抗器を介装したことを特徴とするものである。
【００１１】
当該電解水生成装置においては、前記第１の電極を直流電源の正極側に接続するとともに、前記第２，第３の電極を前記直流電源の負極側に接続し、前記第１の電極室内で希薄食塩水の無隔膜電解を行うように構成すること、および前記第１の電極室内に希薄食塩水を供給するとともに、前記第２の電極室内に希薄食塩水または水を供給するように構成することができる。
【００１２】
また、当該電解水生成装置においては、前記第１の電極を直流電源の負極側に接続するとともに、前記第２，第３の電極を前記直流電源の正極側に接続し、前記第１の電極室内で高濃度食塩水の無隔膜電解を行うように構成すること、前記第１の電極室内に高濃度食塩水を供給するとともに、前記第２の電極室内に水を供給するように構成すること、および高濃度食塩水を前記第１の電極室内に所定時間滞留させるとともに、この間水を前記第２の電極室内を流通させるように構成することができる。
【００１３】
【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、直流電源から各電極に電流が付与されて第１の電極室内で無隔膜電解が行われて、同電極室内に弱アルカリ性の電解水が生成される。この間、第１の電極と第３の電極間では、電解時に発生する微細な水素ガスの気泡による分極現象により等電位とはならず、第３の電極が第１の電極に対してわずかに電位が低くなり、第２の電極と第３の電極間に微弱電流が流れる。
【００１４】
当該電解水生成装置において、第１の電極が陽極で、第２，第３の電極が陰極である場合には、第１の電極室内のナトリウムイオン等の陽イオン成分が第２の電極室内へ移動し、第１の電極室内の電解水は陽イオン成分の移動量に応じてｐＨが漸次低くなって、中性〜酸性水が生成される。これに対して、第２の電極室では陽イオン成分の移動量に応じてアルカリ性が漸次高くなって、アルカリ性水が生成される。
【００１５】
従って、陽イオン成分の移動量を調整することにより、第１の電極室内の電解水のｐＨを３〜７の範囲の任意の値に調整することができる。この電解時においては、第１の電極室内へは希薄食塩水を供給し、かつ第２の電極室内へは希薄食塩水または水を供給することが好ましい。
【００１６】
また、当該電解水生成装置において、第１の電極が陰極で、第２，第３の電極が陽極である場合には、第１の電極室内の塩素イオン、塩素酸イオン等の陰イオン成分が第２の電極室内へ移動し、第１の電極室内の電解水は陰イオン成分の移動量に応じてｐＨが漸次高くなって、アルカリ性水が生成される。これに対して、第２の電極室では陰イオン成分の移動量に応じて酸性が漸次高くなって、酸性水が生成される。
【００１７】
従って、陰イオン成分の移動量を調整することにより、第２の電極室内にてｐＨ３〜７の範囲の任意の値ｐＨの電解水を生成することができる。この電解時においては、第１の電極室内へは高濃度食塩水を供給して、所定時間同電極室内に滞留させた状態で電解および電気透析を行えば、電解時に生成されるアルカリ性水の排出量を低減し得て、使用する食塩に対する電解効率を著しく向上させることができる。
【００１８】
以上の電解および電気透析においては、第１の電極室内での電解水の生成量、第１の電極室内から第２の電極室内へ移動する陽イオン成分、陰イオン成分の移動量は、可変抵抗器により調整することができるため、可変抵抗器の操作により第１の電極室内または第２の電極室内で生成される電解水のｐＨを任意の範囲に調整することができる。
【００１９】
【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には本発明に係る電解水生成装置の一例が示されている。当該電解水生成装置は、電解槽１１、隔膜１２および３枚の電極１３ａ，１３ｂ，１３ｃを備えている。隔膜１２は陽イオンを透過可能なもので、電解槽１１内に配設されて電解槽１１内を２つの隔室に区画していており、これら隔室の一方には第１電極１３ａと第２電極１３ｂが配設され、かつこれら隔室の他方には第３電極１３ｃが配設されている。
【００２０】
第１電極１３ａは隔膜１２から離れて配設されているとともに、第２電極１３ｂは隔膜１２に近接して、第１電極１３ａとは所定の間隔を保持して対向して配設されている。また、第３電極１３ｃは隔膜１２から離れて配設されている。これにより、一方の隔室は第１電極室１４ａに構成され、かつ他方の隔室は第２電極室１４ｂに構成されて、第１電極１３ａは直流電源１５ａの正極側に接続され、かつ第２電極１３ｂと第３電極１３ｃとは直流電源１５ａの負極側に接続されている。また、第３電極１３ｃと直流電源１５ａの接続回路には可変抵抗器１５ｂが介装されている。
【００２１】
電解槽１１においては、第１電極室１４ａおよび第２電極室１４ｂに希薄食塩水を供給するための供給管路１６ａ，１６ｂと、各電極室１４ａ，１４ｂの生成水を流出させるための流出管路１７ａ，１７ｂが接続されている。各供給管路１６ａ，１６ｂは供給ポンプ１６ｃを介して希薄食塩水の貯溜タンク１８に接続されている。また、貯溜タンク１８は水道水の供給源に接続されていて、貯溜タンク１８内にて所望濃度の希薄食塩水が調製し得るようになっている。なお、符号１６ｄ，１６ｅは流量調整バルブを示す。
【００２２】
このように構成した電解水生成装置においては、希薄食塩水が貯溜タンク１８から各供給管路１６ａ，１６ｂを通して電解槽１１の各電極室１４ａ，１４ｂへ供給されるとともに、直流電源１５ａから各電極１３ａ，１３ｂ，１３ｃに所定値の電流が付与されて電解処理が行われ、各電極室１４ａ，１４ｂ内で生成された電解水は各流出管路１７ａ，１７ｂを通して外部へ流出する。この間、第１電極室１４ａ内では希薄食塩水の無隔膜電解が行われ、第１電極室１４ａ内に弱アルカリ性の電解水が生成される。
【００２３】
また、第１電極１３ａと第３電極１３ｃ間では、電解時に発生する微細な水素ガスの気泡による分極現象により等電位とはならず、第３電極１３ｃが第１電極１３ａに対してわずかに電位が低くなり、第１電極１３ａと第３電極１３ｃ間に微弱電流が流れる。このため、第１電極室１４ａと第２電極室１４ｂ間で電気透析が行われ、第１電極室１４ａ内のナトリウムイオン等の陽イオン成分が第２電極室１４ｂ内へ移動し、第１電極室１４ａ内の電解水は漸次酸性側へ移行する。電解水のｐＨはこの陽イオン成分の移動量に対応して低くなる。
【００２４】
ところで、第１電極室１４ａ内からの陽イオン成分の第２電極室１４ｂ内への移動量は第３電極１３ｃに付与される電流値に対応するもので、この電流値は可変抵抗器１５ｂの抵抗値を変更することにより変更することができる。このため、可変抵抗器１５ｂの抵抗値を変更することにより、第１電極室１４ａ内の陽イオン成分の第２電極室１４ｂ内への移動量を調整して、第１電極室１４ａ内で生成される電解水のｐＨを３〜７の範囲の任意の値に調整することができる。
【００２５】
図１に示す電解水生成装置を使用して、希薄食塩水の電解実験を行った。本実験では、各電極１３ａ〜１３ｃとしていずれもチタンを素材とする板の表面に白金鍍金を施したものを採用するとともに、被電解水として０．２重量％の希薄食塩水を採用し、各流出管路１７ａ，１７ｂからの吐出量を２ｌ／ｍｉｎとした。
【００２６】
また、第１電極１３ａと第２電極１３ｂ間の電圧を６．８Ｖ、電流を２９．５Ａとするとともに、第１電極１３ａと第３電極１３ｃ間の電圧を０．５Ｖ、電流を１．５Ａとした。かかる条件の下で第１電極室１４ａで生成された電解水の特性は、ｐＨが６．９、塩素濃度が３９ｍｇ／ｌであり、第２電極室１４ｂで生成された電解水の特性は、ｐＨが１０．４、塩素濃度０．４ｍｇ／ｌであった。
【００２７】
また、本実験において、第１電極１３ａと第２電極１３ｂ間の電圧を６Ｖ、電流を２６Ａに変更するとともに、第１電極１３ａと第３電極１３ｃ間の電圧を０．３Ｖ、電流を４Ａに変更した。かかる条件の下で第１電極室１４ａ内に生成された電解水の特性は、ｐＨが３．５、塩素濃度が４０ｍｇ／ｌであり、第２電極室１４ｂ内に生成された電解水は、ｐＨが１０．９、塩素濃度０．４ｍｇ／ｌであった。
【００２８】
図２には、本発明に係る電解水生成装置の他の一例が示されている。当該電解水生成装置は上記した電解水生成装置と同様に、電解槽１１、隔膜１２、各電極１３ａ〜１３ｃ、各電極室１４ａ，１４ｂ、直流電源１５ａ、可変抵抗器１５ｂにより構成されている。しかしながら、当該電解水生成装置においては上記した電解水生成装置とは、採用する隔膜１２、各電極１３ａ〜１３ｃの直流電源１５ａに対する接続関係、および採用する被電解水を異にしている。
【００２９】
当該電解水生成装置においては、隔膜１２として陰イオンを透過可能なものを採用している。また、第１電極１３ａは直流電源１５ａの負極側に接続され、かつ第２電極１３ｂと第３電極１３ｃとは直流電源１５ａの正極側に接続されていて、第３電極１３ｃと直流電源１５ａの接続回路には可変抵抗器１５ｂが介装されている。
【００３０】
電解槽１１においては、第１電極室１４ａに供給管路１６ａおよび流出管路１７ａが接続され、かつ第２電極室１４ｂに供給管路１６ｂおよび流出管路１７ｂが接続されているが、第１電極室１４ａ内には貯溜タンク１８から高濃度食塩水（１０重量％〜２０重量％）が供給管路１６ａを通して供給される。供給された高濃度食塩水は、第１電極室１４ａ内に所定時間滞留してこの間電解と電気透析を受け、その後流出管路１７ａを通して排出される。また、第２電極室１４ｂ内へは供給管路１６ｂを通して水道水が供給され、第２電極室１４ｂ内で生成された電解水は流出管路１７ｂを通して順次流出される。
【００３１】
このように構成した電解水生成装置においては、第１電極室１４ａ内では滞留している高濃度の食塩水が電解されるとともに、同電極室１４ａ内で生成された塩素イオン、塩素酸イオン等の陰イオン成分が第２電極室１４ｂ内へ移動し、第１電極室１４ａ内の電解水は陰イオン成分の移動量に応じてｐＨが漸次高くなる。これに対して、第２電極室１４ｂ内に供給された水道水は陰イオン成分の移入量に応じて酸性側に移行する。これにより、第２電極室１４ｂ内では酸性水が生成される。
【００３２】
従って、当該電解水生成装置においては、第１電極室１４ａ内から第２電極室１４ｂ内への陰イオン成分の移動量を調整することにより、第２電極室１４ｂ内においてｐＨ３〜７の範囲の任意の値の電解水を生成することができる。
【００３３】
このように、当該電解水生成装置においては、第１電極室１４ａ内へは高濃度の食塩水を供給して、所定時間第１電極室１４ａ内に滞留させた状態で電解および電気透析を行うものであるから、食塩を最大限電解に利用することができるとともに、生成されるアルカリ性水の排出量を低減し得て、使用する食塩に対する電解効率を著しく向上させることができる。
【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概略構成図である。
【図２】本発明の他の一例に係る電解水生成装置の概略構成図である。
【符号の説明】
１１…電解槽、１２…隔膜、１３ａ，１３ｂ，１３ｃ…電極、１４ａ，１４ｂ…電極室、１５ａ…直流電源、１５ｂ…可変抵抗器、１６ａ，１６ｂ…供給管路、１７ａ，１７ｂ…流出管路。
【図１】
0003575712.tif 000002
【図２】
0003575712.tif 000003