(57)【要約】【課題】強電解水生成装置を稼働、停止したときに、電極に生成するカルシウムやマグネシウムなどのスケール付着を防止し、電極の定期的なメンテナンスを不要にする。【解決手段】装置の運転中に陰極に生成するスケールを酸性電解液で溶かし、電解水生成装置を停止するにあたり、電解電源の遮断を先にして酸性の電解液を暫く送液することによって、生成装置の内部に溜まっている塩素ガスを追い出した後に装置を全停止する。内部に留まった残留電解液はさらに電極を清浄化する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水道水などの原水に電解助剤として電解質を添加して、電気分解を連続的に行う流水式強酸性水生成装置において、装置を休止または停止する際に、直流電解電源の供給を遮断した後、陰極のある電解室へ酸性電解助剤の供給を所定時間行い、その後に装置が全停止するようにした流水式強電解水生成装置の電極洗浄法
【請求項２】
胴部を筒状にくり抜いたプラスチック板に流体の出入り口を設け、パッキンにより電極板を挟んで、左右からプラスチック板を当ててボルトナットで締め付けることによって空洞を形成し、左右のプラスチック板のうちの一方が、空洞の一部を埋める突起部を有している電解槽構造をした流水式の電解水生成装置を用いて、装置を休止または停止する際に、直流電解電源の供給を遮断した後、陰極のある電解室へ酸性電解助剤の供給を所定時間行い、その後に、装置が全停止するようにした流水式強酸性水生成装置の電極洗浄法
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は酸性の電解質を含む水を電気分解して、殺菌水を生成させる装置の構成に関する。
そのなかでも、とりわけ流水式の強酸性水生成器の電極洗浄機構に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
流水式電解水生成装置は、図７に示すようなチタンやチタンに白金メッキ、酸化イリジウムコーティングを施した薄板を円柱ドラム状にして、陰極と陽極が存する電解室を設け、その電解室に電解質を添加した原水を連続供給しながら直流電気分解するものである。
電解室を形成するには図５〜６に示すように、胴部をくり抜いたプラスチック板を中間に使用し、両端を閉塞用の平板を用いてボルトナットで止め、適宜パッキンにより電極を挟み込む極板平面対向式のものもある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
強電解水生成装置または次亜塩素酸（塩）生成装置と呼ばれるこれら従来の生成器は、水道水などの原水に０．１％程度の塩化ナトリウムや塩酸、またはこれらの混合された水溶液、塩化ナトリウムの代わりに塩化カリウムを用いたもの、また、塩化カリウムと塩酸を混合した水溶液など、更に塩酸の代わりに硫酸など他の無機酸を用いた水溶液などを直流で電気分解し、次亜塩素酸または次亜塩素酸塩の希薄水溶液を生成させるものである。
生成する次亜塩素酸（塩）は水道水などの殺菌剤として用いられている塩素剤と実質的に同質のものである。
有効塩素量が水道水では０．１ｐｐｍ以上と規定されているのに対し、上記、次亜塩素酸（塩）生成器では１〜１５０ｐｐｍ程度の濃度で生成される。（概略１０〜７０ｐｐｍが多い）
この濃度の有効塩素を含む水は殺菌力が強いため、食品の殺菌料やプール水の殺菌剤などとして用いられる。
ところが、装置を運転していると陰極板に水道水や食塩などに含まれていたカルシウムや、マグネシウムなどのスケールが付着して、初期の電気分解が維持されずに電解効率が劣化してくる。
電解効率が劣化すると、目的の次亜塩素酸（塩）の生成濃度も低くなり、生成水の殺菌力が弱くなって、食品洗浄用途等では食中毒菌の残留など問題が発生するおそれがある。
そのため、電極を定期的に洗浄しなければならないという作業が必要であった。本発明の目的は上記不具合を解消することにある。
食塩などの電解質を含む水は電解質濃度が高いほうが電気が流れやすく、電気分解により生成する有効塩素濃度も高くなる。
従って電気分解は電解質の濃度を高くして行い、高濃度の有効塩素水を生成させた後、原水で希釈するのが効率的であるが、電解槽内での電解液の対流時間が長くなると電解液が昇温し、電解槽が腐食したり変形する不具合が生じる。
発明者は電解室容量の小さい電解槽構造を考案し、従来より高濃度の電解質水溶液で電解を行い、生成する有効塩素濃度を希釈して使用する方法について  先願しているところである。
この電解槽を使用した電解方法は、高濃度の電解質を短時間で効率良く電解し、電解槽から短時間で排出させるもので、昇温による腐食対策をとったとても良い方法である。
ところが、電解助剤として使われる電解質が食塩や塩化カリウムだけであると、陰極近傍はアルカリ性となるため、電解質濃度が高い場合でもカルシウムやマグネシウムのスケールが陰極に付着して、電解効率が劣化するという前記の不具合は解消しない。
電気分解時に陰極に生成するこれらスケールによる電解効率の劣化対策は、電解装置の安定性、信頼性を向上させるための大きな課題であった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
従来このスケール付着による電解効率劣化対策は、ある程度のスケール付着による劣化はやむをえないものとし、定期的に電極洗浄をおこなって対応するのが主で、極めて効率の悪い対応であった。
実際に装置を使用するユーザーでは、生成水の使用量が全く異なり、使用する原水のカルシウム、マグネシウム量もバラバラであるのに、１年ごとにメンテナンスせよとか、何時間使用ごとに洗浄せよなど、実体にそぐわない対応策が装置メーカーから示されていた。
また、電解装置の前段に純水装置や軟水装置を設置して使わせるなど、余計な負担をユーザーに強いていた。
上記の課題を解決するため、本発明では電解助剤としての電解質を酸性にすれば、生成するスケールを溶かして電極は清浄に保てるであろうと考え、種々の実験をおこない、下記の結果を得た。
１．電解液が酸性であれば陰極に生成するスケールは溶かされる。
２．無隔膜で電解する方が、有隔膜で電解するよりも電解液を酸性にしたことによる陰極スケールの付着防止効果が良い。
３．電解液の酸濃度が高い方がスケールの溶解性が良いが、酸が濃いほど生成水のＰＨも低くなるので、酸濃度は電解後の生成水のＰＨ値が２〜５になる様
に調製するのが良い。
４．酸は塩酸、硫酸などの無機酸が使えるが、塩酸が最も効率が良い。
５．電解液は食塩、または塩化カリと塩酸を混合したものが、酸単独よりも電解
効率が良くなる。
６．酸性の電解液は電解電源を切った後、暫く電解槽に送り込んでから装置を停止すれば、塩素が押し出されるので配管材の腐食対応になると共に、酸性の電解液が電解槽内に残り、仮にスケールが生成しても装置の休止中に生成し
たスケールを溶解し、電極を清浄にすることが出来る。
７．陽極板を多孔性の電極板とし、陰極板と対向させて電解槽を形成させ、電解液を陽極板の細孔を通して陰極板側に導き、その後に電解槽から排出させる
とスケール洗浄効果が良い。
このような実験結果から得られた知見をもとに、具体的な実施例で説明する。
【０００５】
【実施例】
〔実施例１〕
水道水に１．７％の塩化カリウムおよび１．６％の塩化水素濃度となるようにした電解液を、隔膜を用いずに図３〜４に示す構成の電解槽で陽極板としてチタン板に酸化イリジウムをコーティングしたもの、陰極板にチタン板を用いて９Ｖの直流電気分解をおこなった。
電極板の平面部面積は４４平方センチメートル、電解室容積は８．８ｃｃであった。
電解液は毎分１１０ｍｌを電解室に送りながら排出した。一方、電解槽を通さない原水のバイパス送液回路を組み１，４００ｍｌを送液し、電解されて排出してくる電解水を希釈するようにした。この時排出する電解水と希釈水の混合水の有効塩素濃度は６０ｐｐｍ、ＰＨは２．８であった。
この構成で連続２３時間運転して１時間休止を１サイクルとして、４サイクル運転し、電解水の生成状況および試験終了後の電解槽内の陰極板の状態を観察した。尚、電解装置は休止時に３分間、電解電源のみを先に落とし、電解液は電解槽に送り込む様にした。
結果
排出水はほぼ６０ｐｐｍの有効塩素を含み、試験終了まで安定した排出であった。また、試験直後に分解した電解槽内の陰極板には、カルシウムやマグネシウムらしきスケールの析出は見られなかった。
また、休止前３分間の電解電源先落としで電解槽内、配管内の有効塩素はほぼ排出され、排出水中の有効塩素は０となっていた。
〔実施例２〕
水道水に３．４％の塩化カリウムおよび０．５％の塩化水素濃度となるようにした電解液を使用した以外は、実施例１と同じ条件でサイクル試験を行った。
排出する希釈混合水の有効塩素濃度は６０ｐｐｍ、ＰＨは３．６であった。
結果
排出水はほぼ６０ｐｐｍの有効塩素を含み、試験終了まで安定した排出であった。また、分解した電解槽内の陰極板にはカルシウムやマグネシウムらしきスケールがうっすらと見られたが、再試験した結果、サイクル試験終了後の放置時間を１０分ほど取ると、スケールは溶けてしまうことがわかった。
〔比較例〕
食塩を４％となるように水道水に添加した電解液を使用して、実施例１と同じ条件でサイクル試験を行い、排出水の分析を行った。
排出する希釈混合水は有効塩素８０ｐｐｍ、ＰＨ値９．３であった。
結果
排出水はほぼ８０ｐｐｍの有効塩素を含んでいたが、４日目には電解電流値がわずかに低下する傾向がみられ、分解した電解槽内の陰極板にはかなりの量の白色スケールが固着していた。
【０００６】
【発明の形態】
次に本発明の具体的構成例を図により説明する。
図１は本発明の目的とするスケール付着防止の対策を説明するための図であり、主要な電気系回路と構成部品の動きをフロー図にしたもので、従来のフロー図を図２として示し比較できるようにした。
図１において装置の操作スイッチをＯＮにすることで、全ての電気部品に通電され、電解槽内に水道水などの原水と食塩水などが送液されると共に、電解槽内の電極板へ直流の電圧が印可される。
また、装置には運転表示灯が点灯し、運転中であることが目視できる。
操作スイッチをＯＦＦにした時タイマーが働き、電解用のパワーサプライ電源は直ちに停止し、表示灯や電解助剤添加用の供給ポンプ、原水供給用の電磁弁、電流計はタイマーの設定時間後に停止する。
このタイマー設定時間に酸性電解液が電解槽内を洗浄し、腐食性のガスや腐食性の塩素を含んだ電解液を排出する。
電解電源の供給が先にストップしているので、電解槽内からの排出水は電解液で洗われながら次第に有効塩素量の低い水となってくる。
タイマーの設定時間は排出水の有効塩素濃度をみて、調整する。
これに対して図２に示したように、従来は操作スイッチの入り切りで、全ての電気回路が同時に運転および停止されていたので、装置の停止時に配管内や装置内に溜まったガス、電解液がそのまま留まり、装置材料の腐食劣化を招くとともに、電解液として食塩などの中性液やアルカリ液を使用した場合は、陰極板にカルシウムやマグネシウムなどのスケールが付着して電気分解を阻害するようになる。次に本発明の第二の請求項で使用する電解槽について、構成するプラスチック板材の具体的構造例を図３〜４にて説明する。
図３〜４において電解槽は１〜６の材料で構成され、１は突起部を接着したプラスチック板で、例えば板厚は１０ｍｍの塩化ビニール板（ＰＶＣ板）である。
２のＰＶＣ板は１２ｍｍ厚で胴部がくり抜かれた形状をしている。
７は流体の出入り口でプラスチックの管材を溶接により接合したり、ネジを切ってネジ止めする。
６は１の突起部がないものと同一のＰＶＣ板である。
３と５は電極板で３は小穴９のたくさん開いたチタン板で、２のくり抜き部よりやや大きめのサイズをしている。
５はチタン板に酸化イリジウムを焼結によりコーティングした板で、サイズは３と同一である。
１〜６の間には例えば１ｍｍ厚のゴムパッキンが適宜はさまれ（図示せず）、３板と５板の間は特に数枚のパッキンを重ねたパッキン層４で、電極間の極間距離を調整する。
８はボルトを通す穴である。
このような構造の１〜６をボルトナットで串刺しにして止めると電解槽が形成され、２のくり抜き部に対して１の突起部が挿入され、電解室の内容量は極めて小さくすることができる。
電解室内への電解液の滞留時間はこの１の突起部分の大きさで調整できる。
このような構造をしているため、流体の出入り口部を取り付けるための板厚は従来と同様なものを採用できるし、電解により昇温した電解液を、電解室から速やかに排出させる容積に調整するのが極めて用意になる。
また、電気分解を行うための電源回路の供給を停止して電解液の供給を続けると、腐食性の電解水やガスが排出され、腐食性のほとんどない電解液のみに置き換わる。
タイマーで電解電源を先に落とし、一定時間後に全電源を落とすと、配管内は電解液で満たされた状態で停止する。
タイマー設定せずに装置をいっペんに全停止させた場合でも、酸性電解液を用いた時はスケールが溶解するのでスケール対策となるが、塩素を含んでいるので構成材料への腐食性が残る。
これに対し、従来から使用されている電解槽、図５〜６では１板に相当する６板に突起部がないので、７板のくり抜き部がそのまま電解室の容積となるので、電解液の滞留時間が長くなり、濃度の高い電解質水溶液を電解すると発熱して昇温し、沸騰することもある。
そのため、低濃度の電解質水溶液で効率の悪い電解をしいられることになる。
また、酸濃度の低い電解液はスケールの溶解性が悪く、従来のやりかたで装置を一度に全停止した場合は配管系には腐食性の塩素を含んだ電解液が多量に残る。
次に本発明の流体の流れを図８に示す。
電気回路上の動きは図１〜図２に示したので、ここでは流体の流れを示す構成をフロー図で示す。
図８において、原水は操作スイッチがＯＮになると電磁弁が開き、水道水などの原水は流量計Ａと流量計Ｂに送られる。
流量計Ａの流量は電解助剤（食塩水や塩酸など）の添加量により、電解が１００％行われる状態に近づけるため、最も高い電流値が得られ、発熱による昇温が押さえられる最も少ない量の開度にして流量を調整するのが良い。
流量計Ｂは電解室で生成される高濃度の有効塩素水を希釈するためにあり、通常は有効塩素が３０〜６０ｐｐｍ程度になるように開度を調整して水をながす。
【０００７】
【作用】
酸性食塩水などの電解質を連続的に電気分解して殺菌水を生成すると、生成水は塩素ガスを伴って排出してくるが、装置を停止または休止すると配管内にこれら腐食性のガスや水が溜まったままになり、配管内や構成部材が腐食されて、著しく劣化がおこる。
装置を停止または休止したとき、この生成水の通過する配管内に酸性電解液水だけを、一定時間送水してからとめるようにすると、生成水の通路内は洗浄されて、塩素などの腐食性物質を排出するので電解槽や配管に対する腐食性がのこらなくなる。
配管内に留まるのは、電極洗浄のために役立つ酸性電解水で、この酸性電解水は装置材料を腐食することはない。
また、胴部をくり抜いたプラスチック板を真ん中にして、左右からくり抜き部のない平板で押さえて形成される空洞内に、任意の体積のプラスチック板を充填すると、空洞内の容積は少なくなる。形成された空洞を電解室として電極を挿入してパッキンで止めて電解槽を作成し、そこに電解液を流出入させると空洞内にプラスチック板が充填されている場合は、充填されていない時よりも滞留時間が短くなる。
そのため電解で発熱した電解液は速やかに電解槽から排出し、電解室内では昇温がおさえられるので、電解効率を上げることができる濃い電解質が使える。
このように、酸性電解液はある程度濃度が高い状態で電解室に送り込めるので、電極に生成するスケールを溶かす力が強く、安定した電解条件が維持される。
【０００８】
【発明の効果】
電解質として塩素イオンを含む食塩水などを電気分解すると、腐食性の塩素ガスや塩酸が発生する。
このガスが水に溶けて次亜塩素酸（塩）が生成するが、装置を停止する際に酸性電解液でこのガスや水溶液を排出してから装置のすべてが停止するようにするので、配管や構成部材に対する腐食性がほとんど残らず、耐久性が飛躍的に向上する。
また、電解は電解質の濃度を高くして行うので効率が良くなり、ＰＶＣ板やポリエチレン板（ＰＥ板）などのくり抜き板を、くり抜いていない板でサンドイッチ状にするので簡単に電解槽が形成できる。
またくり抜き板の中に適当な体積の板を充填できるので、電解室内の容積が自由に変えられ、長く電解槽内に電解液が滞留することがないようにできるので、温度上昇が抑えられ構成材料の腐食や電解反応速度の変化が少なくなり、安定した電解水が生成できる。
電解槽内での滞留時間が短縮されることによって、電解液として高い電解効率が得られる塩とある程度濃い酸を使えるので、陰極に生成するスケールを溶かし易くなって電極が清浄化される。
そのため、従来のような定期的な電極板のメンテナンスをわざわざ行わなくてよくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電解水生成器の主要な電気制御図
【図２】従来の電解水生成器の主要な電気制御図
【図３】本発明の極板平面対向式電解槽断面図例
【図４】本発明の極板平面対向式電解槽斜視図例
【図５】従来の極板平面対向式の電解槽断面図
【図６】従来の極板平面対向式の電解槽斜視図
【図７】従来の円柱ドラム状の電解槽構造例
【図８】本発明の流体の流れを示すフロー図
【符号の説明】
１・・・・・突起部を設けたプラスチック板
２・・・・・胴部をくり抜き、流体の出入り口を取り付けたプラスチック板
３・・・・・孔の有る電極板
４・・・・・電極絶縁のためのゴムパッキン
５・・・・・電極板
６・・・・・突起部のないプラスチック板
７・・・・・流体の出入り口
８・・・・・ボルトを通す穴
９・・・・・電極板の多孔
１０・・・  電極板のターミナル取り付け穴
１１・・・  ドラム状の陰極板
１２・・・  ドラム状の陽極板
１３・・・  絶縁モールド
１４・・・  流体入口        １５・・・流体出口
【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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