(57)【要約】【課題】  希望とする量の電解水を低コストで製造し、電解水の濃度を簡便にかつ低コストで制御でき、さらに電解水の製造量を簡便にかつ低コストで増減させることを可能とする、電解水製造装置の提供を目標とする。【解決手段】  電解槽Ｑは外側電解室１０と内部電解室２０ａとポンプ３０とで形成され、外側電解室１０は外側容器部１１と電解質液１２と第一電極１３ａ，１３ｂで形成され、第一電極１３ａ，１３ｂは制御手段Ｃに接続され、ポンプ３０は原水パイプＰｗと吐水パイプＰｏと直流電源Ｄと制御手段Ｃに接続され、内部電解室２０ａに接続される原水送水パイプＰａ１と電解水出水パイプＰｂ１をポンプ３０に着脱可能接続部３１〜３３に接続され、内部電解室２０ａは内部容器部２１ａと隔膜２２ａと第二電極２３ａと電解質部２４ａとで形成され、電解質部２４ａは電解質容器２５ａと電解質２６ａで形成され電解質容器２５ａはポンプ着脱可能接続部３１と接続され、第二電極２３ａは制御手段Ｃに接続され、１４ａ，１４ｂ，１４ｃは外側電解室１０の内部に設けられる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解水製造装置において、電解槽が外側電解室と内部電解室とで構成され、外側電解室は外側容器部と電解質液と第一電極で形成し、内部電解室は内部容器部と隔膜と第二電極と電解質部とで形成し、前記外側電解室の内部には少なくとも１つ以上の前記内部電解室を設けることが可能な手段を備えたことを特徴とする、複数の電解室で構成される電解槽。
【請求項２】
前記内部電解室には前記外側電解室の所定の部位と着脱可能または交換可能になるような手段を備え、及び前記外側電解室の所定の部位には前記内部電解室の所定の部位と着脱可能または交換可能になるような手段を備えたことを特徴とする、請求項１に記載の複数の電解室で構成される電解槽。
【請求項３】
前記隔膜がセラミックス製であることを特徴とする、請求項１に記載の複数の電解室で構成される電解槽。
【請求項４】
前記電解質部には電解質の追加が可能な手段または交換可能な手段を設けたことを特徴とする、請求項１に記載の複数の電解室で構成される電解槽。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【産業上の利用分野】
【０００１】  本発明は、電解水製造装置において、電解槽が外側電解室と内部電解室とで構成され、外側電解室は容器部と電解質液と第一電極で形成し、内部電解室は電解質容器と隔膜と第二電極で形成し、前記外側電解室の内部には少なくとも１つ以上の内部電解室が設けらるようになっていることを特徴とする、複数の電解室で構成される電解槽に関する。
【背景技術】
【０００２】  塩化化合物を代表とする電解質を水に溶かした電解質水を電気分解し、酸性水やアルカリ水などの電解水を製造する方法は公知である。その電解水製造装置も多数販売されており、電解方法にも種々のものがあるが、特にｐＨ２〜ｐＨ３前後の酸性水には消毒および殺菌効果があるため、強酸性水の名称で滅菌や消毒や殺菌用水として活用されていて、例えば、医療用殺菌水として手指消毒に認められていて、残留性のない事や耐性菌ができない等の評価を得て一部の医師により手術時の切創の消毒水としても使用されていることが知られている。
また、原理的にはアルカリ水や強アルカリ水または酸性水や強酸性水といった電解水を製造させる装置の電解槽の構造は、イオンを透過可能な隔膜により一対のイオン室に区画された電解槽とこの各イオン室に個々に設けられた一対の電極つまり陽極と陰極とから成り、この陽極と陰極を変えるか電極に供給する直流の極を変えることによって両機能を得ることができる。
また、電解槽を同一とし、アルカリ水や強アルカリ水または酸性水や強酸性水を製造するための装置とすることが可能になり、一般的に使用されている電解水製造装置としては、電解槽に所定量の水を貯水しておき、貯水しておいた水を所定時間電解することにより電解水を製造するバッチ式電解水生成装置か、水道の蛇口から直結させて通水しながら水道水を電解水に変えて使用する通水式電解水製造装置が知られている。【０００３】  また、近年では、ただ単に電解水が製造できればよいだけではなく、電解水の濃度を変化させて色々な用途に使えるようようにできるようにした、電解水製造装置の開発案件が増えてきた。
例えば、強電解イオン水生成装置の電解電極と電解質液の収容容器及び隔膜をユニットとして一体化し、水道水等の原水を入れた任意の容器中へ一体化ユニットを投入し、直流電気を通じて電気分解することにより、次亜塩素酸濃度の高い強電解酸性水を得る技術の提供を目的とし、解決手段としては、溶かした食塩水を収容した容器の中に陰極板を封入し、アニオン交換隔膜を陽極板と陰極板の間に挟み固定し、さらに陽極板を透水性の保護層で被覆して一体化ユニットとし、これを任意水量の容器中に浸漬して直流電源から電圧を印加することで、目的成分を高濃度に含む強酸性水が製造される、強電解水生成装置の電解方法が知られている。（特開２００３−３４８８９号公報を参照する）
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  ところが、一般的に市販されている電解水製造装置は平均的消費者にとっては割高感を感じる場合が多い。装置が高価であるため、例えば、殺菌効果と安全性が証明されているにも関わらず強酸性水は特定の企業や個人等で採用されているだけに留まり、広く普及していない。
また、一般的に市販されている電解水製造装置は、電解槽の大きさにより決められた量しか作ることができない。
さらに、この様な効果と安全性が高い強酸性水を家庭でも手軽に利用できるよう安価な価格で提供して欲しいという、消費者のニーズがある。
【０００５】  また、特開２００３−３４８８９号の強電解水生成装置の電解方法では、溶かした食塩水を収容した容器の中に陰極板を封入し、アニオン交換隔膜を陽極板と陰極板の間に挟み固定し、さらに陽極板を透水性の保護層で被覆して一体化ユニットとし、これを任意水量の容器中に浸漬して直流電源から電圧を印加することで、目的成分を高濃度に含む強酸性水が製造されることを特徴とするが、このタイプでは電解水の製造量を変化させるには難しい構造になっている。
【０００６】  本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、例えば、希望とする量の電解水を低コストで製造し、電解水の濃度を簡便にかつ低コストで制御でき、さらに電解水の製造量を簡便にかつ低コストで増減させることを可能とする、電解水製造装置の提供を目標とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】  課題を解決するための第１手段は、電解水製造装置において、電解槽が外側電解室と内部電解室とで構成され、外側電解室は外側容器部と電解質液と第一電極で形成し、内部電解室は内部容器部と隔膜と第二電極と電解質部で形成し、前記外側電解室の内部には少なくとも１つ以上の前記内部電解室を設けることが可能な手段を備えたことを特徴とする、複数の電解室で構成される電解槽を提供するものである。
【０００８】  なお、本発明での電解水製造装置に関しては、所定量の原水に所定量の電解質を添加した電解質液を陰極と陽極を介して直流電流により電気分解し電解水（酸性水または／およびアルカリ水）を得る装置のことをいい、本発明では、原水が貯水タンクからの水でありこの水を所定時間電解することにより電解水を製造するバッチ式電解水製造装置や、水道の蛇口から直結させて得た原水を通水しながら電解水を製造する通水式電解水製造装置にも使用できる。
また、本発明での電解槽に関しては、前記電解水製造装置の主要部分であり、電気分解のみを行う装置である。ただ、一般的で公知の手段の電解槽は、容器・一対の電極・電解液・隔膜からなり、一対になっている電極は固定式であることが多いが、本発明での一対になっている電極は固定式ではない。
前記電解質に関しては、塩化ナトリウ厶や塩化カリウムや塩化カルシウムや塩化水素を代表とする塩化化合物または硫酸ナトリウムや硫酸カルシウムを代表とする硫化化合物や各種酸類の中から選択して使用でき、さらに化合物や混合物としても使用可能である。
【０００９】  また、前記外側電解室に関しては、外側容器部と電解質液と第一電極で形成されることを特徴とするが、前記外側容器部の材質に関しては、外側容器部の内面と電解質液との接触部分に少なくとも一つの第一電極が設けられる関係なので外側容器部の材質は絶縁体であることが好ましく、またプラスチック製であることが好ましく、さらに耐酸性または耐アルカリ性であることが好ましい。なお、前記外側容器部の形状や寸法は、求められる電解水の製造量や電解強度に合わせて設計され、形成手段に関しては、所定の形状や寸法の金型を用いて押出し成型される。
また、前記第一電極に関しては、陰極または陽極として用いられ、白金またはその合金、チタンまたはその合金、耐酸性や耐アルカリ性を有する金属またはその合金、導電性プラスチック、導電性セラミック、炭素などから選択して用いればよく、公知の手段で前記電解水製造装置に備えられた電源ユニットや制御手段に接続され、所定の電流・電圧により制御され前記電解質液を電気分解する。また、電流を通す時間は原水の量と製造する電解水の目的水質（例えば、酸性水を目的とする場合は有効塩素量やｐＨなど）により決められる。
【００１０】  また、前記内部電解室に関しては、内部電解室は内部容器部と隔膜と第二電極と電解質部で形成されることを特徴とするが、前記内部容器部の材質に関しては、内部容器部の内面と電解質液との接触部分に少なくとも一つの第二電極が設けられる関係なので内部容器部の材質は絶縁体であることが好ましく、またプラスチック製であることが好ましく、さらに耐酸性または耐アルカリ性であることが好ましい。なお、前記内部容器部の形状や寸法は、求められる電解水の製造量や電解強度に合わせて設計され、形成手段に関しては、所定の形状や寸法の金型を用いて押出し成型される。
また、前記第二電極に関しては、陰極または陽極として用いられ、白金またはその合金、チタンまたはその合金、耐酸性や耐アルカリ性を有する金属またはその合金、導電性プラスチック、導電性セラミック、炭素などから選択して用いればよく、公知の手段で前記電解水製造装置に備えられた電源ユニットや制御手段に接続され、所定の電流・電圧により制御され前記電解質液を電気分解する。
【００１１】  また、前記隔膜に関しては、前記電解質液を電気分解するときに、前記電極の反応生成物が混合して副反応をするのを防ぐために、前記電極の間に置きイオン透過性を備えた多孔質の隔壁のことであり、本発明では公知の材質の中から選択して用いればよい。なお、前記隔膜の設置例としては、例えば、前記内部容器部が薄型の方形であるとすると、前記方形容器の内部に前記第二電極を設けるようにした場合、前記方形容器を構成する六面の壁面の内少なくとも一面に前記隔膜を設けるようにする。
また、前記電解質部に関しては、前記内部容器部の上部に設けられ、所定量の電解質が固体の状態で収納されており、公知の手段で前記電解水製造装置に備えられた原水タンクまたは通水手段からの原水が原水導入手段により前記電解質部に導入され前記電解質部の内部で前記電解質と原水が混合されることで所定量で所定濃度の電解質液が前記内部容器部の所定の部位まで満たされる。
なお、前記電解処理によって得られた電解水は、前記内部容器部の所定の部位に設けられた電解水出水手段により前記電解水製造装置に備えられたポンプ手段に送られ前記電解水製造装置の外に吐水され使用される。
【００１２】
【００１３】  課題を解決するための第２手段は、前記内部電解室には前記外側電解室の所定の部位と着脱可能または交換可能になるような手段を備え、及び前記外側電解室の所定の部位には前記内部電解室の所定の部位と着脱可能または交換可能になるような手段を備えたことを特徴とする、課題を解決するための第１手段に記載の複数の電解室で構成される電解槽を提供するものである。
【００１４】  前記内部電解室には前記外側電解室の所定の部位と着脱可能または交換可能になるような手段に関しては、複数またはそれ以上の前記内部容器部の上部または／及び下部または／及び横部に着脱可能または交換可能な手段が設けられ、前記外側電解室の内壁の複数またはそれ以上の所定の位置に着脱可能または交換可能な手段が設けられることで、前記内部電解室の追加や交換が容易に行なわれることが可能になるのである。
【００１５】  課題を解決するための第３手段は、前記隔膜がセラミックス製であることを特徴とする、課題を解決するための第１手段に記載の複数の電解室で構成される電解槽を提供するものである。
【００１６】  前記セラミックスに関しては、一般的には、無機物質を原料として熱処理によって得られる製品のことであり、ケイ酸塩鉱物を原料とする陶磁器・ガラス製品などが、従来セラミックスの代表であったが、近年、各種の非金属・金属の酸化物・炭化物・窒化物などを原料としてつくられものを、特にニューセラミックスまたファインセラミックスとよばれているが、本発明では、従来セラミックスでもファインセラミックスでも使用可能であるが、ファインセラミックスでの使用が好ましい。
本発明では、非金属・金属の酸化物や炭化物や窒化物の中から選択した材料を用いて、板状で所定の寸法で所定の形状にしたのちに熱処理することで所定量のセラミックス製隔膜が得られる。
【００１７】  課題を解決するための第４手段は、前記電解質部には電解質の追加が可能な手段または交換可能な手段を設けたことを特徴とする、課題を解決するための第１手段に記載の複数の電解室で構成される電解槽を提供するものである。
【００１８】  前記電解質部には電解質の追加が可能な手段または交換可能な手段を設けることに関しては、前記内部電解室にも前記追加が可能な手段または交換可能な手段が設けられており、さらに、前記外側電解室にも前記追加が可能な手段または交換可能な手段が設けられていることになる。
【００１９】  以上、本発明の課題を解決するための手段を説明してきたが、本発明の具体的な構成は、以下の本実施の形態に示されるが、限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】  次に実施例の形態を図面に基づき説明する。図１は本発明の複数の電解室で構成される電解槽を説明する構成概要図である。【００２１】  図１より、Ｑは本発明の複数の電解室で構成される電解槽であり、一般的に用いられる電解水製造装置であれば組み込まれることは可能である。電解槽Ｑは、外側電解室１０と内部電解室２０ａとポンプ３０とで形成される。外側電解室１０は、外側容器部１１と電解質液１２と第一電極１３ａ，１３ｂで形成され、第一電極１３ａ，１３ｂは公知の電解水製造装置内に設けられている制御手段Ｃに信号線および動力線を介して接続される。ポンプ３０は原水パイプＰｗと吐水パイプＰｏと公知の電解水製造装置内に設けられている直流電源Ｄと公知の電解水製造装置内に設けられている制御手段Ｃに接続され、内部電解室２０ａに接続される原水送水パイプＰａ１と電解水出水パイプＰｂ１をポンプ３０に着脱可能に接続する着脱可能接続部３１または３２または３３に接続される。内部電解室２０ａは内部容器部２１ａと隔膜２２ａと第二電極２３ａと電解質部２４ａとで形成され、電解質部２４ａは電解質容器２５ａと電解質２６ａで形成され電解質容器２５ａはポンプ着脱可能接続部３１と原水送水パイプＰａ１を介して接続され、第二電極２３ａは公知の電解水製造装置内に設けられている制御手段Ｃに信号線および動力線を介して接続される。２７ａは内部電解室２０が外側電解室１０と着脱可能または交換可能になる手段であり、１４ａ，１４ｂ，１４ｃは外側電解室１０の内部に設けられ着脱・交換可能手段２７ａと着脱可能または交換可能になるための手段であることで、着脱・交換可能手段２７ａは着脱・交換可能手段１４ａ，１４ｂ，１４ｃの中で着脱または交換作業が自由に行なえることになる。【００２２】  図１より、本発明の複数の電解室で構成される電解槽の動作例を説明する。まず、予め電解槽Ｑの所定の位置まで所定の濃度の電解質液１２を収容する。次に原水パイプＰｗを介して、水道水がポンプ３０に送られ、直流電源Ｄと制御手段Ｃにより、原水が電解質容器２５ａに送水され電解質２６ａに接触することで所定の濃度の電解質液２８ａになり、直流電源Ｄと制御手段Ｃにより、第一電極１３ａ，１３ｂと第二電極２３ａに印加されることで、電解質液１２と電解質液２８ａが電気分解される。ここで例えば、本発明の電解槽Ｑが酸性水を生成させる時は、第一電極１３ａ，１３ｂが陽極であり、第二電極２３ａが陰極になる。内部電解室２０ａで生成した電解水は、制御手段Ｃとポンプ３０により、電解水出水パイプＰｂ１と吐水パイプＰｏを介して電解槽Ｑの外に吐水される。なお、本体の使用後または不要になった電解質液１２や電解質液２８ａは排水パイプＰｄを介して排水される。【００２３】  図１より、ポンプ３０の機能は、ポンプ手段と電磁弁との組合わせでも可能である。また、電解質液１２は、原水パイプＰｗとポンプ３０と原水送水パイプＰａ１を介して内部容器部２１ａの所定の位置や外側容器部１１の所定の位置まで電解水を収容することは可能であるが、本発明を作動させるときに予め作製しておいた所定の濃度の電解質液用いることも可能である。また、本発明で用いる信号線および動力線は一般的に���いられているものを使用すればよい。
また、原水送水パイプＰａ１や電解水出水パイプＰｂ１や原水パイプＰｗや吐水パイプＰｏや排水パイプＰｄや、図１では図示していないが、原水送水パイプＰａ２や電解水出水パイプＰｂ２や原水送水パイプＰａ３や電解水出水パイプＰｂ３などは、耐酸性や耐アルカリ性を備えた合成樹脂製や合成ゴム製のパイプを用いるのが好ましい。
また、図１では図示していないが、内部電解室２０ａの量産品であり増設用または交換用の内部電解室２０ｂや内部電解室２０ｃのために、外側容器部１１の底部分に着脱可能接続部３１と着脱可能接続部３２と着脱可能接続部３３を設けるようにする。【００２４】  また、図１では、第一電極は１３ａ，１３ｂと２個になっているが、外側容器部１１の内部であれば第一電極は１個でも３個以上でもよい。また、図１では、第二電極２３ａは内部電解室２０ａで１個になっているが、内部電解室２０ａの内部であれば第二電極は２個以上でもよい。
また、図１では、着脱・交換可能手段２７ａは凸形状であり、着脱・交換可能手段１４ａ，１４ｂ，１４ｃは凹形状であるが、お互いが着脱・交換可能であれば特に方式には拘らない。
また、電解質部２４ａの電解質容器２５ａには電解質２６ａの追加が可能な手段または交換可能な手段が設けられていても構わない。【００２５】  次に具体的な実施例を以下に示す。
〔実施例１〕図１の構成で、事前に電解質液１２として２％の食塩水を約１，０００ｍｌ外側容器部１１に収容し、第一電極は１ｍｍ厚のチタン合金板で陽極として使用し、第二電極は１ｍｍ厚のチタン板に白金メッキしたもので陰極として使用し、隔膜には酸化金属タイプの５ｍｍ厚のセラミック板を用いた内部電解室２０ａの電解質液２８ａの収容可能量は約２００ｍｌで、電解質液１２と原水の水温は２４．５℃であり、原水には水道水を用い、印加電圧６Ｖで１分間通電したところ、表１の実施例１の値を得た。【００２６】
【表１】
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【００２７】  〔実施例２〕実施例１と同じ電解槽Ｑに、内部電解室２０ａと同じ機能を備えた内部電解室２０ｂ（図示せず）を、着脱・交換可能手段２７ｂ（図示せず）と着脱・交換可能手段１４ｂと着脱可能接続部３２により外側電解室１０に増設して、実施例１と同じ条件で実施したところ、表１の実施例２の値を得た。【００２８】  〔実施例３〕実施例１と同じ電解槽Ｑに、内部電解室２０ａと同じ機能を備えた内部電解室２０ｃ（図示せず）を、着脱・交換可能手段２７ｃ（図示せず）と着脱・交換可能手段１４ｃと着脱可能接続部３３により外側電解室１０に増設して、実施例１と同じ条件で実施したところ、表１の実施例３の値を得た。【００２９】増設性の向上
【発明の効果】
【００３０】  本発明の複数の電解室で構成される電解槽を提供できることで、電解槽の増減が容易になることによって、電解水製造装置本体の仕様を変えずに、電解水の製造能力を、増減したり、調整したり、可変したりすることが容易になり、能力に合わせた製品作りが可能になる。
【００３１】  また、上述した発明の効果に加え、従来では製造能力の大きい電解水製造装置が割高になっていたが、本発明を提供できることで、製造能力の大きい電解水製造装置でも比較的低コストで提供することが可能になる。
【００３２】  また、上述した発明の効果に加え、前記隔膜が前記セラミックス製であることによって、本発明の耐久性の向上に貢献する。
【００３３】  また、上述した発明の効果に加え、本発明を提供できることで、本体のメンテナンス性が向上し、比較的機械に弱い人たちでも、扱い易い装置になり、結果的に商品価値が向上し、販売し易い製品になることが可能である。
【００３４】  また、上述した発明の効果に加え、本発明を提供できることで、多品種少量生産が可能な電解水製造装置の提供が可能になり、消費者の細かいニーズに対応することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施の形態例を説明する構成概要図である。
【符号の説明】
１０      外側電解室
１１      外側容器部
１２      電解質液
１３ａ，１３ｂ    第一電極
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ    着脱・交換可能手段
２０ａ    内部電解室
２１ａ    内部容器部
２２ａ    隔膜
２３ａ    第二電極
２４ａ    電解質部
２５ａ    電解質容器
２６ａ    電解質
２７ａ    着脱・交換可能手段
２８ａ    電解質液
３０      ポンプ
３１      着脱可能接続部
３２      着脱可能接続部
３３      着脱可能接続部
Ｑ        電解槽
Ｃ      制御手段
Ｄ      直流電源
Ｐｗ    原水パイプ
Ｐｏ    吐水パイプ
Ｐａ１    原水送水パイプ
Ｐｂ１    電解水出水パイプ
Ｐｄ    排水パイプ
【図１】
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