(57)【要約】【課題】  強アルカリ電解水を生成する電解装置の電解槽において電解液のショートバスを防止し、電解効率を高めて製造時間を短縮する強アルカリ電解水の製造方法を提供する。【解決手段】  強アルカリ電解水を製造する際、アノード室を２室に分けて隔膜から遠い方のアノード室の内容積を近い方のアノード室の内容積の１倍以上とし、さらに隔膜から遠い方のアノード室を電解液入口側と出口側に分断する仕切板を設置し、仕切板の位置を入口側に近くするとともにアノード電極は電解液が通過できる有孔電極板とした電解槽を用いる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解液１１をアノード室に循環させながら、カソード室に原水として貯槽１４の純水を送り、電極６、７に電解電圧を印加してカソード室で生成したアルカリ電解水１３を貯槽１４に送る事を繰り返し行って貯槽１４内にｐＨ１２以上の強アルカリ電解水を製造する方法において、隔膜８によってカソード室と隔てられたアノード室を隔膜８と電極７の間のアノード室３と電極７と外板１の間のアノード室４に分け、アノード室４には電解液入口と出口を分断する仕切板５を設けるとともに、電極７は電解液が通過することのできる有孔電極板である電解槽を用いることを特徴とする強アルカリ電解水の製造方法
【請求項２】
請求項１のアノード室４の内容積がアノード室３の内容積の１倍以上である電解槽を用いることを特徴とする強アルカリ電解水の製造方法
【請求項３】
請求項１の仕切板５によって分断されたアノード室４の電解液出口側の内容積が入口側内容積よりも大きい電解槽を用いることを特徴とする強アルカリ電解水の製造方法
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の製造方法によって生成したｐＨ１２以上の電解水であって洗浄剤、除菌剤として使用されることを特徴とする強アルカリ電解水。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、水の電気分解によって製造される洗浄、除菌目的に用いられる強アルカリ電解水の製造方法及び生成水に関する。
【背景技術】
【０００２】  飲料水を電気分解して電解槽のカソード室で得られるｐＨ７以上ｐＨ１０以下の水はアルカリイオン水として飲料に用いられる。
塩化ナトリウム水溶液を原水として電解槽のアノード室で得られるｐＨ２．７以下の水は強酸性水と呼ばれ、次亜塩素酸が生成するため殺菌目的に使用される。
強酸性水の副産物としてカソード室で得られるｐＨ１１以上の水は強アルカリ電解水と呼ばれ、洗浄効果が高いので汚れ落としなどに利用される。【０００３】  しかし強アルカリ電解水は電解槽、供給原水によって生成水の性質が異なる。
例えば図３は２槽式の電解槽に食塩を含む水を原水として用いた場合の電解水製造方法を示す。
食塩などを溶解した水は電気伝導度が大きいので電極２３、２４に電圧を印加すると水の電気分解が生じ、強アルカリ電解水２９と強酸性水３０を得ることができる。【０００４】  ただし原水は１００％電気分解するわけではないので原水中に含まれている食塩は残留して強アルカリ電解水に含まれる。
食塩は金属を腐食する性質が有るので、食塩を含んだ強アルカリ電解水を清掃に用いると金属腐食の懸念がある。【０００５】  ２槽式、３槽式の電解槽で電気伝導度の小さい水を原水として強アルカリ電解水を得るためには電解液を別に用意する必要がある。
図４に２槽式電解槽を用いた強アルカリ電解水の製造方法を示す。
ポンプ３７を用いて電解液３８をアノード室３２に循環しながらカソード室３１に水道水３９を流し、電極３３、３４に電圧を印加すると強アルカリ電解水４０が生成する。
原水に水道水を用いると生成水の製造コストは安くなるが水道水中にはカルシウム、マグネシウムなどが含まれているため強アルカリ電解水中に水酸化カルシウム、水酸化マグネシウムの沈殿が生成する。【０００６】  図５に３槽式電解槽を用いた強アルカリ電解水並びに強酸性水の製造方法を示す。
ポンプ４９を用いて電解液５０を中間室４２に循環しながらカソード室４１、アノード室４３に水道水を流し、電極４４、４５に電圧を印加しするとカソード室出口から強アルカリ電解水５２が、アノード室出口から強酸性水５３が得られる。
ただし原水５１に水道水を用いると上記２槽式電解槽同様、強アルカリ電解水中に水酸化カルシウム、水酸化マグネシウムの沈殿が生成する。【０００７】  原水５１に不純物を含まない純水を使用すると強アルカリ電解水中に水酸化カルシウム、水酸化マグネシウムの沈殿は生成しないが、純水は水道水よりも電気伝導度が小さいため高いｐＨのアルカリ電解水を得ることができない。【０００８】  純水を原水としてｐＨ１２以上の強アルカリ電解水を生成する方法として特許第３１４５３４７号に示すように電解を繰り返し行ってｐＨを徐々に高めていく方法がある。
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】  しかしながら純水を原水としてｐＨ１２以上の強アルカリ電解水を大量に生成するためには上記方法は時間がかかる。
電解槽の印加電圧を高めると強アルカリ電解水を短時間で得ることができるが、電気抵抗が熱に変わり電解槽が発熱して部品を傷め、装置寿命が短くなる。
さらに印加電圧を高めるとカソード室で発生する水素量が多くなり、装置内に水素が充満すると爆発の危険性が生じる。
【００１０】  単純に電解槽を大型にして電極面積を増加すれば電解水の生成量は増加するが部品が大型化し装置全体のコストがアップするという問題が生じる。
【００１１】  強アルカリ電解水生成装置ではポンプなどを用いて電解槽に原水及び電解液を送る。
電解槽に送られる原水及び電解液はポンプによって加圧されているので、電解槽内でなるべく流れやすい経路を通って流れる傾向がある。
【００１２】  一方電解槽内に設置する電極は原水及び電解液の入口、出口の最短経路を考慮して設置するよりも極間距離を縮めるため隔膜に近い位置に設置されるのが一般である。
さらに電解を行うと電極近傍よりガスが発生するが、発生したガスは原水及び電解液の流れの障害となるので原水及び電解液は電極から離れた場所を通過する事となる。
電解槽内で電極から離れた位置を通過する原水及び電解液の流れはいわゆるショートパスと呼ばれ、電極近傍に電解質を供給しないので電解効率が低下する。
【００１３】  原水のショートパスを防止する方法として例えば特開平８−２４８５８、特開平９−２５３６４９に示すように水の導入経路をジグザグ状にする事が提案されている。
上記出願では全水流が電極板の極面全域に沿って流れ、電解も電極面全域にわたって行われる旨の記述がある。
【００１４】  しかし上記方法はｐＨ１０程度のアルカリイオン水製造の場合には有効であるが、ｐＨ１２以上の強アルカリ電解水を製造する際は電解によって発生するガス量が多く、原水及び電解液の流れの経路を複雑にすると電解によって発生したガスが電解槽からなかなか抜けにくくなり、発生ガスが電解槽内に残留して原水及び電解液と電極の接触面積を低減するとともに高濃度となって爆発の危険性が高まる。
【００１５】  強アルカリ電解水製造装置では電解液をアルカリ性に保つとアノード室で発生する塩素はアルカリと反応して次亜塩素酸を生成するため発生ガスはある程度抑えられるが、カソード室で発生する水素ガスは抑制できないため、また水素ガスは可燃性であるため防爆、除去対策が必要である。
【課題を解決するための手段】
【００１６】  本発明は図１に示すように電解槽のアノード室を２つに分け、隔膜に近いアノード室３の幅を狭めて内容積を少なくした。
アノード室３の幅が狭いと電極間の距離が縮まり、印加電圧を高めなくても電解効率を向上させることができる。
【００１７】  ただしアノード室の内容積が少ないと電解槽内の電解液量が少なくなって電解時、電解液の濃度低下が大きくなるため、アノード室３の隣にアノード室３と同じかそれよりも幅が広く内容積の大きいもう一つのアノード室４を設ける。
【００１８】  さらにアノード室４に仕切板５を設置するとともに、電極７は電解液が通過することのできる有孔電極板とすることでアノード室入口１７から流入した電解液１１はアノード室内でショートパスする事なく、必ず電極７と接触した後出口１９から流出するため電解効率が低下しないことを見いだし本発明に至った。
【００１９】  仕切板５の位置はアノード室４内の上側に付けると電解液と電極の接触部が電極の上部に偏ってしまい効率的ではなく、さらに仕切板下部の内容積が大きいと電解の際発生するガスが溜まる可能性があるので中央よりも下の入口に近い部分に設置する。
【発明の効果】
【００２０】  カソード室に原水を繰り返し循環しながら電解を行う方法は繰り返し回数を任意にする事によりさまざまなｐＨのアルカリ電解水をつくることができ、電解の際発生した水素ガスはカソード室を通過する原水とともに電解槽外に排出されるので電解槽内に高濃度の水素ガスが溜まることがない。
【００２１】  またアノード室を２室に分け、隔膜に近い方のアノード室３の幅を狭める事により電極間の距離が縮まって低電圧でも強アルカリ電解水を生成することができる。
電解電圧の低減は装置の発熱量を抑え、装置寿命が長くなる。
【００２２】アノード室３の内容積低減に伴う電解液量の滅少については、アノード室３に対して内容積が１倍以上のアノード室４を設けることにより必要な電解液量が確保できる。
【００２３】さらに有孔のアノード電極７とアノード室４の仕切板５は電解液のショーパスを防止する効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】  この発明に係る強アルカリ電解水の製造方法はカソード室の原水に純水を用いて繰り返し循環しながら、アノード室を２室に分け、隔膜に近いアノード室３の幅を狭めて電解効率を高め、隔膜から遠いアノード室４の内容積をアノード室３の内容積に対して１以上とすることにより電解槽内の電解液量を確保し、さらにアノード室４に仕切板を設置するとともにアノード電極を有孔電極板とした電解槽を用いることにより高効率で強アルカリ電解水の生成が可能となった。
【実施例】
【００２５】  以下実施例と比較例により本発明を詳細に説明する。
図１は本実施例に用いた強アルカリ電解水生成装置の構成を示したものである。
図２は本実施例に用いた強アルカリ電解水生成装置の電解槽を示したものである。
電解槽はカソード室２、アノード室３とアノード室４から成り、カソード室とアノード室は隔膜８によって隔てられる。
カソード室にはカソード電極６、アノード室にはアノード電極７が設置され、電極は直流電源９に接続する。【００２６】貯槽１４は強アルカリ電解水の原水である純水の貯槽で、循環ポンプ１２によりカソード室に送られた原水はカソード室で電解されて強アルカリ電解水となった後貯槽１４に戻る。
貯槽１４内の強アルカリ電解水が目標のｐＨに達したらバルブ１６を開いて強アルカリ電解水１５を採水する。【００２７】アノード室は電極７を境にしてアノード室３とアノード室４に分かれ、さらにアノード室４には電解液が入口から出口にショートパスしないよう仕切板を設ける。
循環ポンプ１０によりアノード室４に送られた電解液は仕切板５に当たって流路を変え、有孔電極板を通過してアノード室３に移動し、再度有孔電極板を通過して出口より排出され電解液１１に戻る。
【実施例１】
【００２８】  アノード室３とアノード室４の内容積の比が１対１．５、アノード室４において入口側内容積と出口側内容積の比が１対２となるよう仕切板を設置した電解槽を用い、図１の構成を有する強アルカリ電解水生成装置によって以下の条件で電解を行い目的とする強アルカリ電解水を得た。
循環ポンプ１２を用いて貯槽１４に入れた純水３０リットルを２．５リットル／分の流速で電解槽のカソード室に循環供給しながらアノード室に電解液として５％塩化ナトリウム水溶液を２．５リットル／分の流速で供給し、カソード電極とアノード電極の間に１２Ｖの直流電圧を印加した。
貯槽内の強アルカリ電解水のｐＨがｐＨ１２．５になったのは２１分後であった。
【実施例２】
【００２９】  アノード室３とアノード室４の内容積の比が１対２、アノード室４において入口側内容積と出口側内容積の比が１対２となるよう仕切板を設置した電解槽を用いた以外実施例１と同条件で電解を行った結果、貯槽内の強アルカリ電解水のｐＨがｐＨ１２．５になったのは２０分後であった。
【実施例３】
【００３０】  アノード室３とアノード室４の内容積の比が１対２、アノード室４において入口側内容積と出口側内容積の比が１対３となるよう仕切板を設置した電解槽を用いた以外実施例１と同条件で電解を行った結果、貯槽内の強アルカリ電解水のｐＨがｐＨ１２．５になったのは２０分後であった。
【比較例１】
【００３１】  図６の構成を有する強アルカリ電解水生成装置において循環ポンプ６４を用いて貯槽６６に入れた純水３０リットルを２．５リットル／分の流速で電解槽のカソード室に循環供給しながら中間室５５に電解液として５％塩化ナトリウム水溶液を２．５リットル／分の流速で供給し、カソード電極とアノード電極の間に１２Ｖの電圧を印加した。
貯槽内の強アルカリ電解水のｐＨがｐＨ１２．５になったのは５０分後であった。
【比較例２】
【００３２】  アノード室３とアノード室４の内容積の比が１対１、アノード室４に仕切板を設置しない電解槽を用いた以外、実施例１と同条件で電解を行った結果、貯槽内の強アルカリ電解水のｐＨがｐＨ１２．５になったのは２５分後であった。
【比較例３】
【００３３】  アノード室３とアノード室４の内容積の比が１対０．５、アノード室４において入口側内容積と出口側内容積の比が２対１となるよう仕切板を設置した電解槽を用いた以外、実施例１と同条件で電解を行った結果、貯槽内の強アルカリ電解水のｐＨがｐＨ１２．５になったのは２６分後であった。
【産業上の利用可能性】
【００３４】  本発明の強アルカリ電解水生成方法はｐＨ１２以上の強アルカリ電解水を短時間で生成することができる。
アノード室を２つに分け、内容積の大きいアノード室で電解槽内の電解液量を確保しつつ、内容量の少ないアノード室を隔膜の近くに設けることによって電極間距離を縮めて低電圧で電解を行うことができるので装置の発熱が少なく、装置の寿命を延ばすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に関わる強アルカリ電解水の製造方法を示した図である。
【図２】本発明に関わる強アルカリ電解水製造方法の電解槽を示した図である。
【図３】従来の２槽式電解槽で原水に塩化ナトリウム水溶液を用いた場合の強アルカリ電解水の製造方法を示した図である。
【図４】従来の２槽式電解槽で電解液を用いた場合の強アルカリ電解水の製造方法を示した図である。
【図５】従来の３槽式電解槽で電解液を用いた場合の強アルカリ電解水の製造方法を示した図である。
【図６】従来の３槽式電解槽で電解液を用い、カソード室で生成した強アルカリ電解水を貯槽に戻して高ｐＨの強アルカリ電解水を製造する方法を示した図である。
【符号の説明】  １  電解槽外板
２  カソード室
３  隔膜と電極の間のアノード室
４  電極と外板の間のアノード室
５  仕切板
６  カソード電極
７  アノード電極
８  隔膜（カチオン交換膜）
９  直流電源
１０  電解液循環ポンプ
１１  電解液
１２  原水循環ポンプ
１３  強アルカリ電解水
１４  貯槽
１５  ｐＨ調整後の強アルカリ電解水
１６  バルブ
１７  アノード室入口
１８  カソード室入口
１９  アノード室出口
２０  カソード室出口
２１  カソード室
２２  アノード室
２３  カソード電極
２４  アノード電極
２５  隔膜
２６  直流電源
２７  塩化ナトリウム水溶液
２８  原水
２９  強アルカリ電解水
３０  強酸性水
３１  カソード室
３２  アノード室
３３  カソード電極
３４  アノード電極
３５  隔膜
３６  直流電源
３７  電解液循環ポンプ
３８  電解液
３９  水道水
４０  強アルカリ電解水
４１  カソード室
４２  中間室
４３  アノード室
４４  カソード電極
４５  アノード電極
４６  隔膜（カチオン交換膜）
４７  隔膜（アニオン交換膜）
４８  直流電源
４９  電解液循環ポンプ
５０  電解液
５１  原水
５２  強アルカリ電解水
５３  強酸性水
５４  カソード室
５５  中間室
５６  アノード室
５７  カソード電極
５８  アノード電極
５９  カチオン交換膜
６０  アニオン交換膜
６１  直流電源
６２  電解液循環ポンプ
６３  電解液
６４  原水循環ポンプ
６５  強アルカリ電解水
６６  貯槽
６７  バルブ
６８  強アルカリ電解水
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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