(57)【要約】【課題】  アルカリイオン整水器において、体への吸収をよくするために溶存水素を分子レベルまで細かくすることが望まれている。【解決手段】  電解槽において、低電圧電解ができるように電極間距離を極限まで縮めても電極と隔膜が接触しない様に、電極と隔膜の間に細い紐状のスペーサを水流と平行な方向に複数設ける方法を提案する物であり、該紐状のスペーサは、電極と隔膜の双方に接触して挟まれる形で配置される方法を提案している。これにより、電極と隔膜の距離を紐状スペーサの太さの距離まで近づけることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
飲用のアルカリイオン水を生成するアルカリイオン水生成器において、非伝導材料により構成されたケースを有し、該ケースに平板が組込めるように掘り込みを有し、該掘り込み内に平面の片側が解放空間となる様に電極を有し、該電極の解放空間側に紐状又は棒状又は薄い板に長穴を抜き取り複数の細い棒状にしたスペーサを有し、該スペーサの永手方向で、かつ前記スペーサの両端又は折り返し位置の手前に原水の入る流路と電解後の水の出る流路を有し、それらの流路が前記紐状又は棒状又は薄い板に長穴を抜き取り複数の細い棒状にしたスペーサの長手方向に対して直角な方向に前記紐状のスペーサを横切って水が流れることができる流路である電極ユニットを少なくとも２個有し、それらのユニットの間に隔膜を有することを特徴とする電解槽。
【請求項２】
飲用のアルカリイオン水を生成するアルカリイオン水生成器において、非伝導材料により構成されたケースを有し、該ケースに平板が組込めるように掘り込みを有し、該掘り込み内に平面の片側が解放空間となる様に平板電極を有し、該平板電極の解放空間側に紐状又は棒状のスペーサを複数有し又は薄い板に長穴を抜き取り複数の細い棒状にしたスペーサを有し、該紐状又は棒状又は薄い板に長穴を抜き取り複数の細い棒状にしたスペーサの永手方向で、かつ前記電極の片側方向に原水の入る流路を有し、該流路が前記スペーサの長手方向に対して直角な方向に前記紐状又は棒状又は薄い板に長穴を抜き取り複数の細い棒状にしたスペーサを横切って原水が流れることができる流路であり、前記電極の多端側方向にも前記スペーサの長手方向に対して直角な方向に前記紐状又は棒状又は薄い板に長穴を抜き取り複数の細い棒状にしたスペーサを横切って電解後の水が流れることができる流路である電極ユニットＡを有し、非伝導材料により構成されたケースを有し、該ケースに平板が組込めるように掘り込みを有し、該掘り込み内に平面の両側が解放空間となる様に平板電極を有し、該平板電極の両側に紐状又は棒状又は薄い板に長穴を抜き取り複数の細い棒状にしたスペーサを複数有し、該紐状又は棒状又は薄い板に長穴を抜き取り複数の細い棒状にしたスペーサの永手方向で、かつ前記電極の片側方向に原水の入る流路を有し、他端側に電解後の水がユニット外に出る流路を有し、それらの流路が前記紐状又は棒状又は薄い板に長穴を抜き取り複数の細い棒状にしたスペーサの長手方向に対して直角な方向に前記紐状のスペーサを横切って流れることができる流路である電極ユニットＢを有し、非伝導材料により構成されたケースを有し、該ケースに平板が組込めるように掘り込みを有し、該掘り込み内に平面の片側が解放空間となる様に平板電極を有し、該平板電極の解放空間側に紐状又は棒状又は薄い板に長穴を抜き取り複数の細い棒状にしたスペーサを複数有し、該紐状又は棒状又は薄い板に長穴を抜き取り複数の細い棒状にしたスペーサの永手方向で、かつ前記電極の片側方向に、前記紐状又は棒状又は薄い板に長穴を抜き取り複数の細い棒状にしたスペーサの長手方向に対して直角な方向に前記紐状又は棒状又は薄い板に長穴を抜き取り複数の細い棒状にしたスペーサを横切って原水が流れることができる流路を有し、前記電極の多端側方向にも前記紐状又は棒状又は薄い板に長穴を抜き取り複数の細い棒状にしたスペーサの長手方向に対して直角な方向に前記紐状又は棒状又は薄い板に長穴を抜き取り複数の細い棒状にしたスペーサを横切って電解後の水が流れることができる流路を有する電極ユニットＣを有し、電極ユニットＡとＢの間および電極ユニットＢとＣの間に隔膜を有することを特徴とする電解槽。
【請求項３】
電極ユニットＡに電解後の水がユニット外に出る流路を有することを特徴とする請求項２に記載の電解槽
【請求項４】
電極ユニットＣに電解後の水がユニット外に出る流路を有することを特徴とする請求項２に記載の電解槽
【請求項５】
飲用のアルカリイオン水を生成するアルカリイオン水生成器において、非伝導材料により構成された円筒型のケースを有し、該ケースに湾曲した電極が組込めるように掘り込みを有し、該掘り込み内に電極の外側が解放空間となる様に湾曲した電極を有し、該湾曲した電極の外側に紐状又は棒状のスペーサを複数有し、かつ前記電極の片側方向に原水の入る流路を有し、該流路が前記紐状又は紐状のスペーサの長手方向に沿って前記紐状又は棒状のスペーサを円筒状に配置したスペーサに沿って流れる流路を有し、前記電極の多端側方向に前記紐状又は棒状のスペーサの長手方向に対して直角な方向に電解後の水が流れることができる流路と出口を有する電極ユニットを有し、該電極ユニットの外側に円筒状の隔膜を有し、その外側に湾曲電極を有しその電極の両端に原水の入口と電解後の水の出口を有することを特徴とする電解槽。
【請求項６】
飲用のアルカリイオン水を生成するアルカリイオン水生成器において、非伝導材料により構成された円筒型のケースを有し、該ケースにパイプ電極を有し、該電極の外側に薄い板に長穴を抜き取り複数の細い棒状にしたスペーサを円筒状にして永手方向に配置し、かつ前記電極の片側方向に原水の入る流路を有し、該流路が前記薄い板に長穴を抜き取り複数の細い棒状にしたスペーサを円筒状に配置し該スペーサにそって流れることができる流路であり、前記電極の多端側方向にも前記薄い板に長穴を抜き取り複数の細い棒状にしたスペーサの長手方向に対して直角な方向に電解後の水が流れることができる流路と出口を有する電極ユニットを有し、該電極ユニットの外側に円筒状の隔膜を有し、その外側にパイプ型又は２枚の半円形の電極を有しその電極の両端に原水の入口と電解後の水の出口を有することを特徴とする電解槽。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  この発明は、水を電気分解して酸性水及びアルカリ性水を生成する電解槽を具備する整水器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  従来、整水器としては、連続的に電解水を取水可能とした電解槽を具備するものが一般的である。その一例として、電解槽内を、陽電極を配置して酸性水を生成する陽極室と、陰電極を配置してアルカリ性水を生成する陰極室とにイオン分離膜を介して形成し、前記陽極室及び陰極室に導水管を連結して原水を流入させるとともに、各室に連結した取水管より酸性水、アルカリ性水をそれぞれ取水可能としたものがあった。かかる構成により、水が陽電極及び陰電極間を通過することで連続的に酸性水及びアルカリ性水を取水することができ、特に健康に良いとされるアルカリ性水については飲用に供されることになる。【０００３】  また、飲料水中に溶存水素が多数存在すると、例えば骨密度の向上が見られ、健康に良いとされる報告があることから、溶存水素の高いアルカリ性水を取水可能な整水器が望まれている。
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  一般的に、電解槽の電極間に印加する電圧を高くすると、水素ガスの発生量は高まるが、発生する水素は分子レベルではなく大きな塊となって電解水内に溶存し、大きなガス気泡となって水中から抜け出してしまう様になる。大きな塊となった水素は、体への吸収率が悪く、その塊が溶存している電解水を引用しても水素の体内への取り込みが悪い。体への吸収効率を上げるためには、溶存水素を分子レベルの細かい水素にする必要がある。分子レベルの水素を電解水中に溶存させるためには、電解層の電極間に印加する電圧をできる限り低くして電気分解することが効果的であるが、印加電圧を下げると電解効率が下がってしまう為、電極間距離を極限まで狭くする必要がある。
【０００５】一方、電極間距離を極限まで狭くすると、電極間に設けられたイオン分離膜と電極が接触して、イオン分離膜が損傷する可能性があり、図４および図５に示すようにイオン分離膜に格子状のリブを一体成型してイオン分離膜が電極に接触しない様にしている。図４は平板型の電解槽用の物で、図５は円筒型の電解槽用の物である。
【０００６】  平板型の場合は、イオン分離膜１０１の両側にリブ１０２が必要で、円筒型の場合は、イオン分離膜１０３は外側には広がらないので内側にだけリブ１０４および１０５が必要である。この場合、水が流れる方向と直角なリブ１０４の厚みを少し薄くして水がイオン分離膜と電極の間を通過できる隙間１０６を作る様にするか、リブと電極の間に隙間を開けて水が通過できるようにするため、電極とイオン分離膜の間の距離をリブあるいは低い方のリブの高さ以下に近づけることができなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】  本発明においては、電解槽の電極間距離を極限まで狭める方法を提案する。これにより、電解水中の溶存水素を大きな塊ではなく、分子レベルの細かい水素とする事ができる。そして、その電解水を飲用する事で、水素の体内への吸収を容易にすることができる。具体的には、電極とイオン分離膜の間に細い紐状又は棒状又は薄い板に長穴を抜き取り複数の細い棒状にしたスペーサを水流と平行な方向に電極とイオン分離膜で挟み込むように配置し、水の入口と出口の部分には電極を配置せずに紐状又は棒状又は薄い板に長穴を抜き取り複数の細い棒状にしたスペーサと直角方向に水が流れられる構造にすることを特徴とする。
【発明を実施するための形態】
【０００８】  図１、図２、図３に本発明の第１の実施例を示す。図２は図１を右方向から見た図で、図３は図１のユニット２の上部を拡大した図である。
１と３は陽極電極１７と１８を組込んだ陽極ユニットで、２は陰極電極１６を組込んだ陰極ユニットである。陽極ユニット１と３には電極１７と１８の片側に紐状のスペーサ６が配置されており、紐状のスペーサ６は複数のスペーサ支持部７に引っかけて折り返す形で上下方向に往復するように配置されている。陰極ユニット２には電極１６を挟むように両側に紐状のスペーサ６が配置されており、同様に複数のスペーサ支持部７に引っかけて折り返す形で上下方向に往復するように配置されている。
【０００８】  さらに、陽極ユニット１と陰極ユニット２の間にイオン分離膜４を、陽極ユニット３と陰極ユニット２の間にイオン分離膜５を挟んで組み立てられる。これにより、イオン分離膜４と５は紐状のスペーサ６により挟み込まれるようにして固定される。逆に言うと紐状のスペーサ６は電極とイオン分離膜で挟まれた状態となる。ここで、それぞれの電極は上下に紐状のスペーサ６と接しない部分を有している。ここで、陽極と陰極を入れ替えて、１と３を陰極ユニット、２を陽極ユニットにしても構わないが、ここでは、１と３を陽極ユニット、２を陰極ユニットとして説明を行う。
【０００９】  次に水の流れを説明する。穴８と１１から水を入れると、穴８から入った水は、イオン分離膜４の穴９を通り抜けて切欠き１０に達する。切欠き１０の先はイオン分離膜５によって塞がれている為、切欠き１０に入った水は、両サイドの紐状のスペーサ６の間の隙間を通って、図１で見て左方向に流れながら紐状のスペーサ６の間を電極に沿って電極の両側を上方向に流れていく。そして、電極が無くなったところまで達すると、再び両サイドの紐状のスペーサ６の間を通って図２でみて右方向に流れて切欠き１９に達する。切欠き１９に達した水は、片側をイオン分離膜５でふさがれている為、イオン分離膜４の穴２５を通り陽極ユニット１の穴２３を通って排出される。
【００１０】  一方、穴１１から入った水は、切欠き３０に流れる水とイオン分離膜４の穴１２を通り陰極ユニット２の穴１３とイオン分離膜５の穴１４を通り抜けて切欠き１５に達する水に分かれる。切欠き３０に流れた水は、紐状のスペーサ２９のイオン分離膜と反対側の隙間を図２で見て左方向に流れながら紐状のスペーサ２９の間を電極に沿って上に流れて、電極が無くなったところまで達すると、再び紐状のスペーサ２９の裏側を通って図２で見て左方向に流れ切欠き２０に達し、穴２２から排出される。
【００１１】  また、切欠き１５に達した水は、紐状のスペーサ２８の奥側の隙間を通って図１で見て右方向に流れながら、紐状のスペーサ２９の間を電極に沿って上方向に流れて電極が無くなったところで再び紐状のスペーサ２８の奥側の隙間を通って図１で見て右方向に流れて切欠き２１に達する。切欠き２１に達した水は、イオン分離膜５の穴２７と陰極ユニットの穴２６およびイオン分離膜４の穴２４を通って切欠き２０で合流して穴２２から排出される。
【００１２】  これらの水が流れている際に、電極に電圧を印加すると陰極に触れる水は水素ガスを溶存したアルカリ性水に、陽極に触れる水は酸素ガスを溶存した酸性水になる。紐状のスペーサ６、２８、２９の太さを小さくすれば、各電極とイオン分離膜の距離が縮まり、陽極と陰極の距離も縮まる。
【００１３】  ここで、印加電圧を大きくすると反応が激しくなり多くの水素が発生するので、溶存水素が増えると考えがちであるが、反応が激しいため発生した分子レベルの水素どうしがくっついて大きくなってしまう。大きくなった水素の塊はガスとなって水中から抜け出す為、溶存水素にはならない事と、溶存している水素自体が大きな塊となってしまう為、体への吸収効率が悪くなる。電極間距離を縮めると低い電圧でも電気分解できるため、反応が穏やかで、電気分解で発生する水素も細かくできる為、ガス化して水から抜け出す量も減り、溶存水素を分子レベルまで細かくすることが可能となる。
【００１４】  前記説明では、電極が３枚ある実施例を説明しているが、もちろん電極は２枚であっても構わないし、更に多くても構わない。
次に図６に本発明の第２の実施例を示す。又、図６は内極ユニット４３のイオン分離膜３５の一部を除いて内部が目視できるようにした図である。図に記載した３つの矢印は水の流れを示す。図７は図６の水の流れを示す模式図を示す。
図７の矢印Ａは外側電極３３の側を流れる水の流れで矢印Ｂは内極ユニット４３の中を流れる水の流れを示している。
【００１５】  ３３は外側電極、３４は外側にある外側電極で３５はイオン分離膜、３２は紐状のスペーサ、４１は外筐となっている。穴３８から入った水は、中心の穴３７と外側の隙間３６に分かれて流れる。穴３７に入った水は、中心の内極ユニット４３に複数設けられた穴４２からイオン分離膜３５の内側に出て、イオン分離膜３５と内側の内側電極３４の間を流れて内極ユニット４３の他端の複数の穴３９から内極ユニット４３の内側に入り込み穴４４から排出される。
【００１６】  一方隙間３６を流れる水は、イオン分離膜３５の外側を通り、イオン分離膜３５と外側電極３３の間を流れて隙間４０を通って穴４５から排出される。ここで、イオン分離膜３５は内極ユニット４３の両端近傍で固定されている。
【００１７】  この時、内側電極３４を正極、外側の外側電極３３を陰極とすると、膜の外側を通る水は水素を溶存したアルカリ性水に、膜の内側を通る水は酸素を溶存した酸性水となる。また、内側の内側電極３４を陰極、外側の外側電極３３を陽極にすると膜の内側を通る水が水素を溶存したアルカリ性水、膜の外側を通る水が酸素を溶存する酸性水となる。
【００１８】  上記説明において、紐状のスペーサは、断面が丸い形でも四角い形でもよく、もちろん多角形でも良い。また、材質は、食品衛生法に適応した物で、アルカリや酸に対して耐えられる材質で有れば特に限定しない。
また、上記実施例においては、紐状のスペーサ６はスペーサ支持部７に引っかけるようにして折り返す紐状のものとしているが、スペーサ支持部７がなく、紐状のスペーサ６がそれぞれ棒状のスペーサであり、その複数のスペーサが並べられたもので合っても構わない。
【００１９】  さらに、紐状のスペーサ３２は、図６に置いては円筒中心線に対して平行に配置されているが、湾曲した内側電極３４に、螺旋状に巻きつく様に配置されているとなお良い。スペーサは紐状に限らない。棒状のスペーサにしても良い。このスペーサがイオン分離膜３５のコアの両端近傍で固定される為、紐状又は棒状のスペーサがコアの中心線と平行に配置されているとスペーサに弛みが出てセットされる場合があり紐状のスペーサの間で内側にひずむ可能性が有るので、紐状のスペーサの間隔をできる限り狭くする必要がある。
【００２０】  図８は紐状又は棒状にしたスペーサ４８を螺旋状に配置した状態を示す図でありイオン分離膜３５の一部を除去した内側電極ユニット８０を示す。図９は棒状又はスペーサ４８の両端を先端結合部５８の上固定溝４６と後部結合部５９の下固定溝４７に固着した状態の断面図を示している。この棒状又は紐状のスペーサ４８は先端部を溝に押し込むだけで外側に配置され電解用のイオン分離膜３５によって動かないように保持される。
【００２１】  図９の４６と４７はこの紐状又は棒状スペーサ４８が図６のように内側電極ユニット８０のスペーサ４８として組み込まれた状態を示す断面図である。
【００２２】  図８は内側電極ユニット８０のイオン分離膜３５の内側にある電極の周りに配置する棒状又は紐状のスペーサ４８を螺旋状に配置することで、配置するサペーサ４８がひずまないようになると同時に本数を少なくした場合の状態を示す図であり、棒状又は紐状のスペーサ４８が螺旋状に配置されることでスペーサに弛みが出ない。図８においてイオン分離膜３５が電極に接触しないように支える部位が、直線上で数か所におよぶため棒状スペーサ４８の間隔を広く取ってもイオン分離膜３５を支えられるため電極に膜が触れないようになる内側電極ユニット８０の状態図を示す。
【００２３】  前記紐状又は棒状のスペーサの代わりに、樹脂性の薄い一枚のシートを長穴状に多数抜き取り残された部分が棒状になるように加工したスペーサを前記紐状又は棒状の代わりに用いても良く、その形状は図１２に開示したものからＬ型の爪部５５、５６、５７、６０、６３、６４  を取り除いて板状のままにしたものを用るのが良い。又樹脂の板から棒状に抜き残した部分が水の流れに対して斜めになっている形状の物なら棒状の部分を減らすことが出来るのでさらに良い。
【００２４】  図１０は棒状スペー４８の代わりに板状の型抜樹脂加工材を図１２に示す板状スペーサ９１のように制作しこれを円筒状の内電極ユニット９０にＯリング５２と５３で固定できるようリング状にセットできるようＬ型の爪５５、５６、５７、６０、６３、６４、を両サイドに複数備えたものを棒状スペーサ４８の代わりに使用すると生産コストが削減できる。しかも内側電極ユニット９０と板状スペーサとの接触面５１を極力狭くすることで板状スペーサ９１の接触面５１の断面積が幅のある四角い断面となったとしても電極との接触面による影響が出ないようにすることが出来る。
【００２５】図１１は板状スペーサ９１を円筒状の形状の丸めた状態にした形状をしめす。
これをＯリングで内側電極ユニットに９０に装着するための、Ｌ型の爪５５、５６、５７、６０、６３、６４、の形状を示したものである。
図１２は板状スペーサの円筒状にする前の形状を示している。Ｌ型の爪は２次加工として熱による成型加工により形を整えた完成品の形状を示す。
図１３は図１２に示した板状スペーサの完成品を横から見た時の形状を示している。
【００２６】本発明の円筒形電解槽に於いては半円形の湾曲した電極をプラス極とマイナス極に使用しているがこれは製造上の一つの方法でありパイプ電極を使用しても良く図６及び図８と図１０に示す円筒形電解槽に於いて電極の構造に制約されるものではない。
【発明の効果】
【００２７】    本発明により、棒状や紐状のスペーサ６、２８、２９、３２、４８，５１の太さを細くすることにより、電極とイオン分離膜の距離を極限まで小さくすることができる。一般に市販されている電解アルカリ水生成機の電気分解機の電極間距離は４ｍｍ以上で電気分解電圧は７０ボルトまで上げる機構を有している。
【００２８】  本発明は電極間を極限まで小さく出来るため低い電圧（例えば１２Ｖや２４Ｖ）でも所望のｐＨまでアルカリ成分の生成効果を作り出す事が出来る。このためマイナス極で発生する水素ガスは極めて小さな粒子となり、水素ガスとして水中に長く溶存できる状態が生まれるため、その水を飲用した際に体内に水素ガスを容易に吸収できるようになる。
【００２９】  一般の飲料用電解水生成装置に置いては電解によりイオン濃度的を安定させるため、水の流れが下方から上方に向かって流れるように設計されている。本発明に置いて同じであり、電解される水の入り口と出口の位置がスペーサを両端で支えるスペーサ支持部より中央側に位置しているためスペーサ支持部の形状に影響を受けないで装置を構成することが出来る。このためスペーサの太さを極限まで細くしてもスペーサ支持部による制約を受けない。各国の電気検査の必要がない２４Ｖ以下の家庭で飲料用のアルカリ水を生成する機械として商品化を可能にする機構を提案している。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１：本発明の第１の実施例を示す。
【図２】図２：別の角度から見た本発明の第１の実施例を示す。
【図３】図３：本発明の第１の実施例の一部分の拡大図を示す。
【図４】図４：従来の平板型のイオン分離膜の図を示す。
【図５】図５：従来の円筒型のイオン分離膜用スペーサの図を示す。
【図６】図６：本発明の第２の実施例を示す。
【図７】図７：本発明の第２の実施例の模式図を示す。
【図８】図８：本発明のスペーサを螺旋状に配置した図を示す。
【図９】図９：本発明のスペーサの両端を固定する断面図を示す。
【図１０】図１０：本発明の板状スペーサが内側電極ユニットに装着した状図を示す。
【図１１】図１１：本発明の板状スペーサの型抜樹脂加工材を装着時の形状図を示す。
【図１２】図１２：本発明の板状スペーサの型抜樹脂加工材の熱加工後の形状図を示す。
【図１３】図１３：本発明の板状スペーサの型抜樹脂加工材の側面の図を示す。
【符号の説明】
【００３１】１  陽極ユニット  、  ２  陰極ユニット  、  ３  陽極ユニット
４  イオン分離膜  、  ４、  イオン分離膜、  ５、３５  イオン分離膜  、  ６、７  スペーサ支持部  、  ８、９、１１、１２、１３、１４、２２、２３、２４、２５、２６、２７、３７、３８、４２、４４、４５、２７、３９  穴  、１０、１５、２０、２１  切欠き、  １６、１７、１８、電極、  １９、２０、２１、３０  切欠き、  ６、２８、２９、３２、４８  紐状のスペーサ、  ７、３１  スペーサ支持部、  ３３  外側電極、  ３４  内側電極  、３３、３５、１０３  イオン分離膜  、  ３６、４０、１０６  隙間、  ４１  外筐、
４３  内極ユニット  、  ４６  上固定溝、  ４７  下固定溝、  ４８  棒状のスペーサ、５５、５６、５７、６０、６３、６４  Ｌ型の爪、  ８０、９０  内側電極ユニット、１０２、１０４、１０５  リブ  、１０６  隙間、  ５８  先端結合部、  ５９  後部結合部、
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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