(57)【要約】    【課題】強力な電気分解を利用して、洗浄性に優れたアルカリ性水および殺菌性に優れた酸性水からなる電解水を生成することができる電解水生成装置を提供する。【解決手段】電気分解室１Ａと給排水室１Ｂからなる電解槽１と、前記電気分解室１Ａと給排水室１Ｂ間に配置される隔膜２と、前記電気分解室１ＡのＸ軸方向に対向する一対の対向電極３，４と、前記電気分解室１ＡのＺ軸方向に強力な磁場を生成する超電導磁石６と、前記電気分解室１ＡのＹ軸方向に導電性の液体の流れを生成する手段８とを備え、前記導電性の液体の流れと強力な磁場との作用により、前記電極３，４間に電位勾配を生成させ、前記導電性の液体の電気分解を行わせる。【選択図】図１
2005058961.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）電気分解室と給排水室からなる電解槽と、
（ｂ）前記電気分解室と給排水室間に配置される、イオン交換樹脂からなる隔膜と、
（ｃ）前記電気分解室のＸ軸方向に対向するように配置される一対の電極と、
（ｄ）前記電気分解室のＺ軸方向に強力な磁場を生成するように前記電気分解室の上下に配置される超電導磁石と、
（ｅ）前記電気分解室のＹ軸方向に導電性を有する水溶液の流れを生成する手段とを備え、
（ｆ）前記導電性を有する水溶液の流れと強力な磁場との作用により、前記電極間に電位勾配を生成させ、前記導電性を有する水溶液の電気分解を行わせることを特徴とする電解水生成装置。
【請求項２】
請求項１記載の電解水生成装置において、電気分解により前記隔膜を介して強アルカリ性水を生成することを特徴とする電解水生成装置。
【請求項３】
請求項１記載の電解水生成装置において、電気分解により前記隔膜を介して強酸性水を生成することを特徴とする電解水生成装置。
【請求項４】
請求項１記載の電解水生成装置において、電気分解により前記隔膜を介して強アルカリ性水および強酸性水を生成することを特徴とする電解水生成装置。
【請求項５】
請求項１記載の電解水生成装置において、前記導電性を有する水溶液が水道水、食塩水や塩化カリウム、炭酸ナトリウム又は炭酸カリウム水溶液であることを特徴とする電解水生成装置。
【請求項６】
請求項１記載の電解水生成装置において、前記電気分解室を中央に配置し、その両側に給排水室を配置することを特徴とする電解水生成装置。
【請求項７】
請求項６記載の電解水生成装置において、前記両側の給排水室でそれぞれ個別に強アルカリ性水と強酸性水を生成することを特徴とする電解水生成装置。
【請求項８】
請求項６記載の電解水生成装置において、前記電気分解室を区切る隔膜で導電性を有する水溶液を流す通過路を形成し、該通過路の幅を狭くして、導電性を有する水溶液の流速を高めることを特徴とする電解水生成装置。
【請求項９】
請求項１記載の電解水生成装置において、前記導電性を有する液体の流れを生成する手段がポンプであることを特徴とする電解水生成装置。
【請求項１０】
請求項９記載の電解水生成装置において、前記ポンプは、導電性を有する水溶液のｐＨや水溶液に含まれるイオン濃度を調整するための調整槽を具備することを特徴とする電解水生成装置。
【請求項１１】
請求項１記載の電解水生成装置において、前記電極に補助電源を接続することを特徴とする電解水生成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化学合成物質を使用しない、洗浄性に優れたアルカリ性水および殺菌性に優れた酸性水からなる電解水を生成することができる電解水生成装置に関するものである。特に、工業用製品の洗浄液を得ようとするものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、鉄道車両等の洗浄には化学合成物質のフッ素酸を使用した洗浄剤等を使用し、車体についた汚れを洗浄するようにしている。
【０００３】
また、ＩＳＯ１４０００等の環境基準を満たすようにフロン等を使用した有機塩素系化合物工業用洗剤は、使用禁止の傾向にあり、代替の非水素洗浄剤は、環境への配慮により使用制限が多い。
【特許文献１】特開２００１−４４０３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記した鉄道車両等の洗浄剤は、人工的に調整された化学合成物質を使用した酸など人体や環境に有害なものを多量に使用している。
【０００５】
本発明は、上記状況に鑑みて、強力な電気分解を利用して、化学合成物質の使用を極力抑えることで環境への残留性が少なく、人体にも悪影響をほとんど及ぼさない洗浄性に優れたアルカリ性水および殺菌性に優れた酸性水からなる電解水を生成することができる電解水生成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕電解水生成装置において、電気分解室と給排水室からなる電解槽と、前記電気分解室と給排水室間に配置される、イオン交換樹脂からなる隔膜と、前記電気分解室のＸ軸方向に対向するように配置される一対の電極と、前記電気分解室のＺ軸方向に強力な磁場を生成するように前記電気分解室の上下に配置される超電導磁石と、前記電気分解室のＹ軸方向に導電性を有する水溶液の流れを生成する手段とを備え、前記導電性を有する水溶液の流れと強力な磁場との作用により、前記電極間に電位勾配を生成させ、前記導電性を有する水溶液の電気分解を行わせることを特徴とする。
【０００７】
〔２〕上記〔１〕記載の電解水生成装置において、電気分解により前記隔膜を介して強アルカリ性水を生成することを特徴とする。
【０００８】
〔３〕上記〔１〕記載の電解水生成装置において、電気分解により前記隔膜を介して強酸性水を生成することを特徴とする。
【０００９】
〔４〕上記〔１〕記載の電解水生成装置において、電気分解により前記隔膜を介して強アルカリ性水および強酸性水を生成することを特徴とする。
【００１０】
〔５〕上記〔１〕記載の電解水生成装置において、前記導電性を有する水溶液が水道水、食塩水や塩化カリウム、炭酸ナトリウム又は炭酸カリウム水溶液であることを特徴とする。
【００１１】
〔６〕上記〔１〕記載の電解水生成装置において、前記電気分解室を中央に配置し、その両側に給排水室を配置することを特徴とする。
【００１２】
〔７〕上記〔６〕記載の電解水生成装置において、前記両側の給排水室でそれぞれ個別に強アルカリ性水と強酸性水を生成することを特徴とする。
【００１３】
〔８〕上記〔６〕記載の電解水生成装置において、前記電気分解室を区切る隔膜で導電性を有する水溶液を流す通過路を形成し、この通過路の幅を狭くして、導電性を有する水溶液の流速を高めることを特徴とする。
【００１４】
〔９〕上記〔１〕記載の電解水生成装置において、前記導電性を有する液体の流れを生成する手段がポンプであることを特徴とする。
【００１５】
〔１０〕上記〔９〕記載の電解水生成装置において、前記ポンプは、導電性を有する水溶液のｐＨや水溶液に含まれるイオン濃度を調整するための調整槽を具備することを特徴とする。
【００１６】
〔１１〕上記〔１〕記載の電解水生成装置において、前記電極に補助電源を接続することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、強力な電気分解を利用して、洗浄性に優れたアルカリ性水および殺菌性に優れた酸性水からなる電解水を生成することができる。
【００１８】
また、化学合成物質を極力使用しないようにするので、環境への残留が少なく、人体にも悪影響をほとんど及ぼさない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００２０】
電気分解室と給排水室からなる電解槽と、前記電気分解室と給排水室間に配置される、イオン交換樹脂からなる隔膜と、前記電気分解室のＸ軸方向に対向するように配置される一対の対向電極と、前記電気分解室のＺ軸方向に強力な磁場を生成するように前記電気分解室の上下に配置される超電導磁石と、前記電気分解室のＹ軸方向に導電性の液体の流れを生成する手段とを備え、前記導電性を有する水溶液の流れと強力な磁場との作用により、前記電極間に電位勾配を生成させ、前記導電性を有する水溶液の電気分解を行わせる。
【実施例１】
【００２１】
図１は本発明の第１実施例を示す電解水生成装置の構成図であり、図１（Ａ）はその側面図、図１（Ｂ）はその上面図である。この実施例では、アルカリ性水を生成する例を示しているが、水流を図中の矢印と逆にするだけで酸性水も生成することができる。
【００２２】
これらの図において、１は電解槽、２は電解槽１内部に形成されるイオン交換樹脂からなる隔膜、３，４は対向する電極、５は電極３，４に接続される補助電源、６は磁場付与手段として電解槽１（電気分解室１４）の上下に配置される超電導磁石（Ｓ極及びＮ極）、７は導電性を有する水溶液の供給口、８はポンプ（調整槽付き）、９はＮａＣｌ，ＫＣｌなどの導電性を有する水溶液の循環路、１０は強アルカリ水または強酸性水の取り出し口である。
【００２３】
図１に示すように、電解槽１には、中央部にイオン交換樹脂からなる隔膜２が形成されており、電解槽１の右側の給排水室１Ｂには、導電性を有する水溶液の供給口７と強アルカリ水または強酸性水を排出する取り出し口１０が設けられている。電解槽１の左側の電気分解室１ＡにはそのＸ軸方向に対向して電極３，４が、そのＺ軸方向には磁場付与手段としての超電導磁石（Ｓ極及びＮ極）６がそれぞれ配置されている。そして、電気分解室１Ａ内ではポンプ８によってＮａＣｌやＫＣｌなどの導電性を有する水溶液をＹ軸方向へ流す。
【００２４】
このように、ＮａＣｌやＫＣｌなどの導電性を有する水溶液の流れの方向（Ｙ軸方向）と超電導磁石（Ｓ極及びＮ極）６によって生じる強力な磁場の方向（Ｚ軸方向）が交差することにより、ファラデーの磁気流体理論に基づいて点線で示すＸ軸方向に電位勾配が生じる。したがって、ＮａＣｌやＫＣｌなどの導電性を有する水溶液の強力な電気分解が行われることになり、ここではイオン交換樹脂からなる隔膜２を通してＮａ+ やＫ+ が給排水室１Ｂ（負極）側に、Ｃｌ- が電気分解室１Ａ（正極）側に移動し、図１では強アルカリ性水（アルカリ性水でもよい）を給排水室１Ｂの取り出し口１０から取り出すことができる。
【００２５】
上記したように、正負極で電気分解が行われ、負極側（ここでは給排水室１Ｂ側）ではアルカリ性に、正極側（ここでは電気分解室１Ａ側）では酸性になっていく。図１に示す電解水生成装置では、強アルカリ性水を得る場合を示しているが、導電性を有する液体の水流の向きを逆にするだけで、必要に応じて強酸性水（酸性水でもよい）を給排水室１Ｂの取り出し口１０から得ることができる。これは水流の向きを逆転させることで正負極が逆転するからである。また、ポンプ８には食塩の濃度およびｐＨを調整する調整槽を付けておくと、安定的に電解水を生成させることができる。
【００２６】
なお、補助電源５はそれがなくても上記した通り電解水を生成できるが、更なる電気分解の効率向上のために、配置するのが望ましい。
【００２７】
以下、本発明にかかる電解水生成装置の原理（作用）を詳細に説明する。
【００２８】
超電導バルク体、超電導コイルなどの超電導磁石である磁場付与手段６を電解水生成装置に配置し、導電性を有する水溶液（ＮａＣｌ，ＫＣｌ水溶液や水道水）にこの磁場の方向と交差するように流れを与えると、ファラデーの磁気流体理論（ファラデーの右手の法則）に基づいて、電極３，４間には電位勾配が生じる。
【００２９】
これにより、導電性を有する水溶液（ＮａＣｌ，ＫＣｌ水溶液や水道水）に溶け込んでいるイオン（Ｎａ+ やＣｌ- 、またはＨ+ やＯＨ- 等）が力を受け、電流の流れを作り、電気分解を行う。また、補助電源５を設けることにより、さらに電気分解を促進させることができる。これにより、多量の電気分解が可能となる。
【００３０】
電極３，４間に発生する電位差Ｅは、以下の式で与えられる。
【００３１】
Ｅ＝ｖ×Ｂ
ここで、ｖは導電性を有する水溶液の流れる速さ、Ｂは磁束密度である。
【００３２】
磁石の磁力はより高いものが望ましく、超電導バルク体、超電導コイル等の超電導磁石がよい。また、導電性を有する水溶液を流す速さも速ければ速いほどよい。これは、より高い電圧が得られるからである。磁場の強さや液体の流速が速くなると発生する電圧が大きくなるため、食塩（ＮａＣｌ）などの電解補助剤を使用しなくても、水道水だけでも十分に電気分解できる。その場合は食塩等を使用しないため、機器の塩による錆等の心配もなく、保守が容易になる。
【００３３】
また、電極３，４には白金製もしくは白金でコーティングしたもの等、酸化還元電位の高いものを使用することが望ましい。
【００３４】
各電極３，４での反応は以下のようになる。
【００３５】
反応式（導電性を有する液体としてＮａＣｌ水溶液を用いた場合）
アノード電極（正極）：
Ｈ2 Ｏ  →  （１／２）Ｏ2 ＋２Ｈ＋２ｅ- 
２Ｃｌ-   →  Ｃｌ2 ＋２ｅ- 
Ｃｌ- ＋Ｈ2 Ｏ  ⇔  ＨＣｌ＋ＨＣｌＯ
カソード電極（負極）：
Ｈ2 Ｏ＋２ｅ-   →  （１／２）Ｈ2 ＋ＯＨ- 
また、永久磁石等の着磁用に開発された対向型の超電導バルク磁石の装置は市販されており（上記特許文献１参照）、これを使用すると、より簡単に当該電解水生成装置を作製することができる。
【実施例２】
【００３６】
図２は本発明の第２実施例を示す電解水生成装置の構成図であり、図２（Ａ）はその側面図、図２（Ｂ）はその上面図である。
【００３７】
これらの図において、２１は電解槽、２２，２３は電解槽１内部に形成される隔膜、２４，２５は対向する電極、２６は電極２４，２５に接続される補助電源、２７は磁場付与手段としての電解槽２１の上下に配置される超電導磁石（Ｓ極及びＮ極）、２８，２９は導電性を有する水溶液の供給口、３０はポンプ（調整槽付き）、３１はＮａＣｌ，ＫＣｌなどの導電性を有する水溶液の循環路、３２は強アルカリ性水の取り出し口、３３は強酸性水の取り出し口である。
【００３８】
この実施例は、酸性水とアルカリ性水の両方を生成させることができる電解水生成装置を提供することができる。
【００３９】
電気分解の原理は第１実施例と同様であるが、隔膜２２，２３を２枚使用して、中央に電気分解室２１Ａを配置し、その両側に給排水室２１Ｂ，２１Ｃを配置することで、電極２４，２５や電気分解室２１Ａの塩による腐食を抑えることができる。また、ポンプ３０には導電性を有する水溶液に含まれるｐＨやイオン濃度を調整する調整槽を付けておくのがよい。
【実施例３】
【００４０】
図３は本発明の第３実施例を示す電解水生成装置の構成図であり、図３（Ａ）はその側面図、図３（Ｂ）はその上面図である。
【００４１】
この第３実施例は、第２実施例と基本構造は同様であるが、導電性を有する水溶液が超電導磁石２７により発生する磁場を通過する所に隔壁２２，２３で狭い通過路４１を形成することにより、速い水流を得ることができるように構成した。
【００４２】
このように構成することにより、水流が速くなるので、磁場の強さと相まってｐＨ３以下の強酸性水やｐＨ１０以上の強アルカリ性水を取り出し口３３，３２から得ることができる。
【００４３】
また、上記実施例では、主に強アルカリ性や強酸性の水溶液の生成について述べたが、弱アルカリ性または弱酸性の水溶液を生成するようにしてもよい。
【００４４】
さらに、導電性を有する水溶液の例として、食塩水、塩化カリウム水溶液を挙げたが、炭酸ナトリウムや炭酸カリウム水溶液を用いるようにしてもよい。
【００４５】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は、車、鉄道車両や工業製品の洗浄に多量に使用されている洗剤や酸の量を低減する、環境にやさしい殺菌・洗浄方法に適している。
【００４７】
また、医療、食品分野での消毒殺菌・洗浄やトイレの消毒殺菌・洗浄、ゴミ処理場の消毒殺菌による悪臭防止等幅広い分野に適している。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の第１実施例を示す電解水生成装置の構成図である。
【図２】本発明の第２実施例を示す電解水生成装置の構成図である。
【図３】本発明の第３実施例を示す電解水生成装置の構成図である。
【符号の説明】
【００４９】
１，２１    電解槽
１Ａ，２１Ａ    電気分解室
１Ｂ，２１Ｂ，２１Ｃ    給排水室
２，２２，２３    隔膜
３，４，２４，２５    対向する電極
５，２６    補助電源
６，２７    磁場付与手段としての超電導磁石（Ｓ極及びＮ極）
７，２８，２９    導電性を有する水溶液
８，３０    ポンプ（調整槽付き）
９，３１    ＮａＣｌ，ＫＣｌなどの導電性を有する水溶液の循環路
１０    強アルカリ性水または強酸性水の取り出し口
３２    強アルカリ性水の取り出し口
３３    強酸性水の取り出し口
４１    狭い通過路
【図１】
2005058961.tif 000003
【図２】
2005058961.tif 000004
【図３】
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