(57)【要約】 【課題】  生産効率を維持しつつ電解槽内の洗浄を行うことが可能な電解処理液の製造装置、および電解処理方法を提供することにある。【解決手段】  所定時間ごとに電極を正負反転させて運転を行う。このとき、切り替えバルブ９の操作によって供給管７Ａ、７Ｂと分岐供給管８Ａ、８Ｂ、流出管１０Ａ、１０Ｂと分岐流出管１１Ａ、１１Ｂとの間でそれぞれ流路を切り替え、２つの電極室４Ａ，４Ｂに流す液を入れ替える。これにより、陰極側となる電極室には常に飲料液が流されて電解処理を受け、同時に陽極側となる電極室では常に調整液が流されてスケールの除去が行われる。このようにして電解処理とスケール除去とを並行して行うことができる。また、液の切り替えは、切り替えバルブ９の操作によって簡単に行うことができる。したがって、切り替えバルブ９を操作する間のみ製造ラインを止めればよく、ラインの停止時間を必要最小限度にとどめることができる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオンまたは分子の透過を許容する隔膜により２室に区切られるとともに、前記２室のうちの一方が第１の電極を備える第１の電極室とされ、他方が第２の電極を備える第２の電極室とされた電解槽に被処理液を流しつつ、前記第１の電極と前記第２の電極との間に電圧を印加することにより前記被処理液を電解処理する電解処理方法であって、
前記第１の電極室および前記第２の電極室のうちの一方には被処理液を、他方には前記電極室内の汚れ成分を外部に流し出す導出液を流して電解処理を行う通常運転と、前記第１の電極室および前記第２の電極室に流す前記被処理液および前記導出液を互いに入れ替えるとともに、前記第１の電極と前記第２の電極との極性を反転させて電解処理を行う切り替え運転とを交互に行うことを特徴とする電解処理方法。
【請求項２】
イオンまたは分子の透過を許容する隔膜により２室に区切られるとともに、前記２室のうちの一方が第１の電極を備える第１の電極室とされ、他方が第２の電極を備える第２の電極室とされた電解槽と、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に電圧を印加する電圧源と、
前記第１の電極室と前記第２の電極室とにそれぞれ被処理液を供給する第１の供給路および第２の供給路と、
前記第１の電極室と前記第２の電極室とからそれぞれ被処理液を流出させて次工程へ導く第１の流出路および第２の流出路とを備える電解処理液の製造装置であって、
前記第１の流出路および前記第２の流出路からそれぞれ流路切替部材を介して分岐されるとともに相手側の前記次工程へ前記被処理液を供給する第１の分岐流出路および第２の分岐流出路を備えることを特徴とする電解処理液の製造装置。
【請求項３】
前記第１の供給路および前記第２の供給路からそれぞれ流路切替部材を介して分岐されるとともに相手側電極室に被処理液を供給する第１の分岐供給路および第２の分岐供給路を備えることを特徴とする請求項２に記載の電解処理液の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電解処理液の製造装置、および電解処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、飲料水やお茶、コーヒー、紅茶、ジュース、酒類等の飲料に、品質劣化防止、ミネラル分の増大、抗酸化能の付与等の改質を目的として電解処理を施す技術が知られている（例えば特許文献１参照）。
例えばミネラル補強等を目的として電解処理を行う場合には、陽極室と陰極室との間を陽イオン交換膜で仕切った２室型電解槽タイプの電解装置を用い、陰極室側に処理したい飲料液を、陽極室側に水道水や所望のミネラル分等を含む調合液を流して電解処理を行う。すると、ミネラル分の陽イオンが陽極室側から陰極室側に移動し、ミネラル豊富な飲料液が得られる。
【特許文献１】特開２００２−３６１２６０公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが、このような電解装置では、飲料液に含まれるカルシウムやマグネシウムなどが不溶性塩を作り、スケールとなって陰極に付着する。これを放置すれば、電極の電気抵抗が増大して電解処理の効率が低下する他、スケールが隔膜にも付着して目詰まりを招くなど種々の不都合が生じるため、定期的に洗浄作業を行わなければならない。
【０００４】
このスケールを除去するための方法としては、電極の極性を一定時間反転させて運転を行う（逆電圧の印加）ことによりスケールを剥離させる方法や、電解槽内を酸により洗浄する方法等がある。しかし、このような方法では、洗浄作業の間、比較的長時間にわたって製造ラインを止めなければならないため、生産効率の低下を招くという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、生産効率を維持しつつ電解槽内の洗浄を行うことが可能な電解処理方法、および電解処理液を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために請求項１の発明に係る電解処理方法は、イオンまたは分子の透過を許容する隔膜により２室に区切られるとともに、前記２室のうちの一方が第１の電極を備える第１の電極室とされ、他方が第２の電極を備える第２の電極室とされた電解槽に被処理液を流しつつ、前記第１の電極と前記第２の電極との間に電圧を印加することにより前記被処理液を電解処理する電解処理方法であって、前記第１の電極室および前記第２の電極室のうちの一方には被処理液を、他方には前記電極室内の汚れ成分を外部に流し出す導出液を流して電解処理を行う通常運転と、前記第１の電極室および前記第２の電極室に流す前記被処理液および前記導出液を互いに入れ替えるとともに、前記第１の電極と前記第２の電極との極性を反転させて電解処理を行う切り替え運転とを交互に行うことを特徴とする。
【０００７】
請求項２の発明は、イオンまたは分子の透過を許容する隔膜により２室に区切られるとともに、前記２室のうちの一方が第１の電極を備える第１の電極室とされ、他方が第２の電極を備える第２の電極室とされた電解槽と、前記第１の電極と前記第２の電極との間に電圧を印加する電圧源と、前記第１の電極室と前記第２の電極室とにそれぞれ被処理液を供給する第１の供給路および第２の供給路と、前記第１の電極室と前記第２の電極室とからそれぞれ被処理液を流出させて次工程へ導く第１の流出路および第２の流出路とを備える電解処理液の製造装置であって、前記第１の流出路および前記第２の流出路からそれぞれ流路切替部材を介して分岐されるとともに相手側の前記次工程へ前記被処理液を供給する第１の分岐流出路および第２の分岐流出路を備えることを特徴とする。
ここで、「次の工程へ前記被処理液を供給する」とは、分岐流出路の先端が直接に次工程に接続されている場合のみならず、分岐流出路の先端が相手側の流出路において分岐位置よりも下流側に接続されて、ここから相手側流出路を経由して次工程に被処理液を導くようになっている場合も含む。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項２に記載の電解処理液の製造装置であって、前記第１の供給路および前記第２の供給路からそれぞれ流路切替部材を介して分岐されるとともに相手側電極室に被処理液を供給する第１の分岐供給路および第２の分岐供給路を備えることを特徴とする。
ここで、「相手側電極室に被処理液を供給する」とは、分岐供給路の先端が直接に相手側電極室に接続されている場合のみならず、分岐供給路の先端が相手側の供給路において分岐位置よりも下流側に接続されて、ここから相手側供給路を経由して相手側電極室に被処理液を流入させるようになっている場合も含む。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１の発明によれば、第１の電極室および第２の電極室のうちの一方に被処理液を、他方に導出液を流して電解処理を行う通常運転と、第１の電極室および第２の電極室に流す被処理液および導出液を互いに入れ替えるとともに、第１の電極と第２の電極との極性を反転させて電解処理を行う切り替え運転とを交互に行う。このような構成によれば、例えば陰極側となる電極室には常に飲料液などの処理したい液を流して電解処理を行い、同時に陽極側となる電極室では導出液を流して汚れの除去を行う、というように、２つの電極室を入れ替えつつ電解処理と汚れ除去とを並行して行うことができる。したがって、生産効率を最大限に維持できる。
【００１０】
請求項２の発明によれば、電解処理液の製造装置には、第１の流出路および第２の流出路からそれぞれ流路切替部材を介して分岐されるとともに次の工程へ被処理液を供給する第１の分岐流出路および第２の分岐流出路が備えられている。このような構成によれば、運転切り替えの度に電極室と次工程との間で２本の管をつなぎ変える、といった煩雑な作業をしなくとも、流路切替部材の操作のみで常に処理したい液が流される側の電極室が適切な次工程に接続されるように切り替えることができる。したがって、ラインの停止時間を必要最小限度にとどめることができる。
【００１１】
請求項３の発明によれば、電解処理液の製造装置には、第１の供給路および第２の供給路からそれぞれ分岐されて相手側電極室に被処理液を供給する第１の分岐供給路および第２の分岐供給路が備えられている。このような装置によれば、電解槽の汚れ除去のために電極の極性を一定時間反転させて運転を行う際に、供給路とここから分岐されている分岐供給路との間で流路を切り替え、２つの電極室に流す液を入れ替える。これにより、陰極側となる電極室には常に飲料液などの処理したい液を流して電解処理を行い、同時に陽極側となる電極室では導出液を流して汚れを流し出す、というように、２つの電極室を入れ替えつつ電解処理と汚れ除去とを並行して行うことができる。また、２つの電極室へ流入する液の入れ替えは、流路切替部材の操作によって簡単に行うことができる。したがって、ラインの停止時間を必要最小限度にとどめることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を具体化した一実施形態について、図１、図２を参照しつつ詳細に説明する。本実施形態では、飲料液のミネラル補強を目的として電解処理を行う装置に例をとって説明する。
図１には、本実施形態の電解処理液の製造装置１（以下、単に「製造装置１」と略記する）の概略図を示す。この製造装置１は２室型電解槽タイプのものである。
【００１３】
この製造装置１には、電解槽２が備えられている。電解槽２の内部には、陽イオンを選択的に通過させる陽イオン交換膜３が設けられており、これにより内部が第１の電極室４Ａ、第２の電極室４Ｂの２室に仕切られている。第１の電極室４Ａ、第２の電極室４Ｂには、それぞれ第１の電極５Ａおよび第２の電極５Ｂが設置されている。これらの電極５Ａ、５Ｂは、直流電源６に接続されている。
【００１４】
第１の電極室４Ａおよび第２の電極室４Ｂには、飲料液または調整液を供給するための第１の供給管７Ａ、および第２の供給管７Ｂ（それぞれ本発明の第１の供給路、第２の供給路に該当する）が設けられている。第１の供給管７Ａには、ポンプ１２を介して飲料液タンク１３が接続されており、この飲料液タンク１３からポンプ１２の作用によって電解槽２に飲料液が送り込まれるようになっている。一方、第２の供給管７Ｂには、ポンプ１２を介して所定のミネラル分を含む調整液タンク１４が接続されており、この調整液タンク１４からポンプ１２の作用によって電解槽２に調整液（電解槽からスケールを流し出すための導出液を兼ねる）が送り込まれるようになっている。
【００１５】
この第１の供給管７Ａ、および第２の供給管７Ｂからは、それぞれ第１の分岐供給管８Ａ、第２の分岐供給管８Ｂ（それぞれ本発明の第１の分岐供給路、第２の分岐供給路に該当する）が分岐されている。それぞれの分岐供給管８Ａ、８Ｂの先端は、互いに相手側の供給管７Ａ、７Ｂにおいて分岐点よりも下流位置に接続されている。各供給管７Ａ、７Ｂの分岐点には切り替えバルブ９が設けられており、この切り替えバルブ９を操作することによって供給管７Ａ、７Ｂと分岐供給管８Ａ、８Ｂとの間で流路を切り替えられるようになっている。
【００１６】
また、第１の電極室４Ａおよび第２の電極室４Ｂには、電解処理後の飲料液または調整液を排出するための第１の流出管１０Ａ、および第２の流出管１０Ｂ（それぞれ本発明の第１の流出路、第２の流出路に該当する）が設けられている。第１の流出管１０Ａの下流側には電解処理後の飲料液をビン・缶等に充填するための充填ラインが接続されている。また、第２の流出管１０Ｂの下流側には電解処理後の調整液を排水するための排水路が接続されている。
【００１７】
この第１の流出管１０Ａ、および第２の流出管１０Ｂからは、それぞれ第１の分岐流出管１１Ａ、第２の分岐流出管１１Ｂ（それぞれ本発明の第１の分岐流出路、第２の分岐流出路に該当する）が分岐されている。それぞれの分岐流出管１１Ａ、１１Ｂの先端は、互いに相手側の流出管１０Ａ、１０Ｂにおいて分岐点よりも下流位置に接続されている。各流出管１０Ａ、１０Ｂの分岐点には切り替えバルブ９が設けられており、この切り替えバルブ９を操作することによって流出管１０Ａ、１０Ｂと分岐流出管１１Ａ、１１Ｂとの間で流路を切り替えられるようになっている。
【００１８】
次に、上記のように構成された製造装置１を使用して飲料液の電解処理を行う方法について説明する。
【００１９】
通常運転時には、第１の電極室４Ａを陰極室、第２の電極室４Ｂを陽極室として使用して電解処理を行う。まず、飲料液タンク１３から第１の供給管７Ａを介して飲料液を第１の電極室４Ａへ供給する。また、調整液タンク１４から第２の供給管７Ｂを介して調整液を第２の電極室４Ｂへ供給する（図１）。なお、図１および図２において、飲料液の流れを実線矢印で、調整液の流れを点線矢印で示している。
【００２０】
そして、第１の電極５Ａおよび第２の電極５Ｂが飲料液、調整液に浸漬された状態で、第１の電極５Ａを陰極、第２の電極５Ｂを陽極として両電極５Ａ，５Ｂ間に直流電圧を印加し、電気分解を行う。すると、調整液に含まれているカルシウムイオン、マグネシウムイオン、ナトリウムイオン等のミネラル分のイオン（陽イオン）のみが陽イオン交換膜３を通って陰極側（飲料液側）へ移動する。これにより、ミネラルリッチな飲料液が調製される。
処理後の飲料液は、第１の流出管１０Ａから次の工程である充填ライン（図示せず）へ送られる。また、処理後の調整液は、第２の流出管１０Ｂから排水路（図示せず）へ排出される。
【００２１】
ここで、陰極側である第１の電極５Ａには、飲料液に含まれるカルシウムやマグネシウムなどの不溶性塩がスケールとなって徐々に堆積する。そこで、このスケールを除去するために、所定時間運転毎に、陽極−陰極を反転させる切り替え運転を行う。切り替え運転時には、第２の電極室４Ｂを陰極室、第１の電極室４Ａを陽極室として使用して処理を行う（図２）。
【００２２】
まず、ポンプを一時的に停止し、供給管７Ａ、７Ｂの切り替えバルブ９を分岐供給管８Ａ，８Ｂ側へ、流出管１０Ａ、１０Ｂ側の切り替えバルブを分岐流出管１１Ａ、１１Ｂ側へそれぞれ切り替える。その後、ポンプの運転を再開すると、飲料液タンク１３から供給された飲料液は第１の分岐供給管８Ａを通って第２の供給管７Ｂへ流れ込み、第２の電極室４Ｂへ供給される。一方、調整液タンク１４から供給された調整液は第２の分岐供給管８Ｂを通って第１の供給管７Ａへ流れ込み、第１の電極室４Ａへ供給される。
【００２３】
この状態で、両電極５Ａ，５Ｂ間に直流電圧を印加し、電気分解を行う。このとき、直流電源６を操作して両電極５Ａ、５Ｂを反転させ、第２の電極５Ｂを陰極、第１の電極５Ａを陽極として電圧を印加する。これにより、通常運転時と同様に、調整液に含まれているカルシウムイオン、マグネシウムイオン等のミネラル分のイオン（陽イオン）のみが陽イオン交換膜３を通って陰極側（飲料液側）へ移動し、ミネラルリッチな飲料液が調製される。同時に、両電極５Ａ、５Ｂを反転させ、通常運転時には陰極であった第１の電極５Ａが陽極となっているため、ここに付着していたスケールが剥がれ落ちる。
【００２４】
処理後の飲料液は、第２の電極室４Ｂから流出し、第２の分岐流出管１１Ｂを通って第１の流出管１０Ａへ戻り、次の工程である充填ラインへ送られる。また、処理後の調整液は、第１の電極室４Ａから流出し、第１の分岐流出管１１Ａを通って第２の流出管１０Ｂへ戻り、排水路へ排出される。このとき剥がれ落ちたスケールも調整液とともに排出される。このように、陽極−陰極を反転させるとともに、切り替えバルブの操作によって流路を分岐側へ切り替えることによって、第２の電極室４Ｂで飲料液の電解処理が行われると同時に、第１の電極室４Ａでスケール除去が行われる。このとき第１の電極室４Ａに流される調整液は、飲料液へのミネラル分の供給源としての役割と、剥がれ落ちたスケールを排出路へ流し出す洗浄液としての役割とを兼ねることとなる。
【００２５】
切り替え運転を行っている間には、陰極となっている第２の電極５Ｂ上にスケールが徐々に付着していく。そこで、所定時間経過後に、再び陽極−陰極を反転させて通常運転に切り替える。すなわち、ポンプを一時的に停止し、供給管７Ａ、７Ｂ、流出管１０Ａ、１０Ｂの切り替えバルブ９を元に戻して運転を再開する。すると、飲料液タンク１３から供給された飲料液は第１の電極室４Ａへ供給され、調整液タンク１４から供給された調整液は第２の電極室４Ｂへ供給される。そして、第１の電極５Ａを陰極、第２の電極５Ｂを陽極として電圧の印加を行うと、上に記したように陰極側である第１の電極室４Ａ側では飲料液の処理が行われ、第１の流出管１０Ａから充填ラインに送られる。同時に、陽極側である第２の電極室４Ｂ側では、切り替え運転時に第２の電極５Ｂに付着したスケールが剥がれ落ち、処理後の調整液とともに第２の流出管１０Ｂから排出される。
【００２６】
このように、所定時間ごとに両電極５Ａ、５Ｂの＋−を反転させて運転を行う。このとき、２つの供給管７Ａ、７Ｂに取り付けられている切り替えバルブ９の操作によって分岐供給管８Ａ、８Ｂとの間で流路を切り替え、２つの電極室４Ａ，４Ｂに流す液を入れ替える。これにより、陰極側となる電極室には常に飲料液が流されて電解処理を受け、同時に陽極側となる電極室では常に調整液が流されてスケールの除去が行われる。このようにして電解処理とスケール除去とを常に並行して行うことができる。また、２つの電極室４Ａ，４Ｂへ流入する液の切り替えは、切り替えバルブ９の操作によって簡単に行うことができる。したがって、切り替えバルブ９を操作する間のみ製造ラインを止めればよく、ラインの停止時間を必要最小限度にとどめることができる。
【００２７】
また、流出管１０Ａ、１０Ｂにも切り替えバルブ９が設けられて分岐流出管１１Ａ、１１Ｂとの間で流路の切り替えを行えるようになっている。これにより、運転切り替えの度に２つの電極室４Ａ、４Ｂと次の工程である充填ラインとの間で管をつなぎ変える、といった煩雑な作業をしなくとも、切り替えバルブ９の操作のみで常に飲料液が流される側の電極室が充填ラインと接続され、調整液が流される側は排出路に接続されるように切り替えることができる。したがって、切り替えバルブ９を操作する間のみ製造ラインを止めればよく、ラインの停止時間を必要最小限度にとどめることができる。
【００２８】
本発明の技術的範囲は、上記した実施形態によって限定されるものではなく、例えば、次に記載するようなものも本発明の技術的範囲に含まれる。その他、本発明の技術的範囲は、均等の範囲にまで及ぶものである。
【００２９】
（１）上記実施形態では、飲料液のミネラル補強を目的として電解処理を行う場合について記載したが、飲料液の品質劣化防止、抗酸化能の付与等、種々の改質を目的として電解処理を行うものについて本発明を適用できる。また、飲料液のみならず、例えば水を電解処理して酸性水またはアルカリイオン水等を得るものについても、本発明を適用できる。
【００３０】
（２）上記実施形態では、２つの電極室を仕切る隔膜として陽イオン交換膜３を用いたが、目的に応じて陰イオンのみを選択的に透過させる陰イオン交換膜、または透過可能なイオン・分子の種類を特に限定しない中性膜を使用することもできる。
【００３１】
（３）上記実施形態では、切り替えバルブ９の操作によって供給管７Ａ、７Ｂと分岐供給管８Ａ、８Ｂとの間で流路切り替えを行うことにより電極室４Ａ、４Ｂに流入する液の入れ替えを行っているが、切り替えバルブ９と分岐供給管８Ａ、８Ｂを設けず２本の供給管７Ａ、７Ｂを互いに相手側電極室へつなぎ変える事によって液の入れ替えを行っても良い。また、流出管１０Ａ、１０Ｂについても同様に、切り替えバルブ９と分岐流出管１１Ａ、１１Ｂとを設けず、充填ラインおよび排水路への接続を互いにつなぎ変えても良い。
【００３２】
（４）上記実施形態では、導出液として、飲料水へのミネラルの供給源としての役割と電解室内を洗浄する役割とを兼ねる調整水を流したが、導出液としては飲料水へのミネラルの供給源等としての役割は特に必要ではなく、電解室内を洗浄する役割のみを担う洗浄液を使用しても良い。
また、例えば２つの電解室に同じ液を流し、陰極室側となる電極室に流される水を飲料液として利用し、陽極側となる電極室に流される水を汚れ除去用の導出液として利用しても構わない。この場合には、供給管７Ａ、７Ｂ側での流路の切り替えは必要ではなく、流出管１０Ａ、１０Ｂ側でのみ流路の切り替えを行えばよい。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本実施形態の電解処理液の製造装置によって通常運転を行っている様子を示す概略図
【図２】本実施形態の電解処理液の製造装置によって切り替え運転を行っている様子を示す概略図
【符号の説明】
【００３４】
１…電解処理液の製造装置
２…電解槽
３…陽イオン交換膜（隔膜）
４Ａ…第１の電極室
４Ｂ…第２の電極室
５Ａ…第１の電極
５Ｂ…第２の電極
６…直流電源（電圧源）
７Ａ…第１の供給管（第１の供給路）
７Ｂ…第２の供給管（第２の供給路）
８Ａ…第１の分岐供給管（第１の分岐供給路）
８Ｂ…第２の分岐供給管（第２の分岐供給路）
９…切り替えバルブ（流路切替部材）
１０Ａ…第１の流出管（第１の流出路）
１０Ｂ…第２の流出路（第２の流出路）
１１Ａ…第１の分岐流出管（第１の分岐流出路）
１１Ｂ…第２の分岐流出管（第２の分岐流出路）
【図１】
2005313031.tif 000003
【図２】
2005313031.tif 000004