(57)【要約】【課題】塩酸を無隔膜電解槽で電気分解し、生成した電解液を水で希釈して微酸性電解水を調製する装置において、電解反応むらが電極面で生じず、効率の良い電解が可能で、しかも電極寿命を最大限に延ばし、さらに、希釈水側からの背圧が電解槽や原液配管、原液ポンプなどの原液供給手段に及ばず、部品点数が少なく、しかも高価な部品を使わない電解システムを提供すること【解決手段】電解槽が平行平板電極で構成されており、電解槽への給液管路の他端は塩酸タンクの排出口に接合してあり、給液管路上には給液手段としてチューブポンプを配設し、さらに電解槽の電解液排出管路の末端は、希釈水管路上に、希釈水の流れを駆動源として電解槽から電解液を吸出し、希釈水の中に導入混合するように配設したエジェクターの吸引部に接合することとした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
塩酸を無隔膜電解槽で電気分解し、生成した電解液を水で希釈して微酸性電解水を調製する装置であって、
イ．  電解槽が平行平板電極で構成されており、
ロ．  電解槽への給液管路の末端は塩酸タンクの排出口に連接してあり、該給液管路上には給液手段としてチューブポンプが配設してあり、
ハ．  電解槽の電解液排液管路の末端は、希釈水管路上に、希釈水の流れを駆動源として、電解槽から電解液を吸出し、希釈水の中に導入混合するように配設されたエジェクターの吸引部に連接してあり、
ニ．  塩酸が微量の無機物を含む
ことを特徴とする微酸性電解水生成装置
【請求項２】
前記チューブポンプから前記電解槽を経て、前記エジェクターの吸引部までの管路に管路の閉止手段がないことを特徴とする、請求項１記載の微酸性電解水生成装置
【請求項３】
前記チューブポンプの稼動が、電解電流が設定下限値を下回ったときに起動し、設定上限値を上回ったときに停止する制御で行われることを特徴とする、請求項１又は請求項２記載の微酸性電解水生成装置
【請求項４】
請求項３記載の電解電流値Ａが次式、
（Ｎ×Ｓ×４／１００）＜Ａ＜（Ｎ×Ｓ×６／１００）
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の範囲で制御されることを特徴とする請求項１ないし請求項３記載の微酸性電解水生成装置
【請求項５】
前記塩酸の濃度が重量濃度で０．５％以上１０％未満であることを特徴とする、請求項１ないし請求項４記載の微酸性電解水生成装置
【請求項６】
前記含まれている微量の無機物が食塩及び、カリウム化合物、リチウム化合物、カルシウム化合物、マグネシウム化合物、バリウム化合物の内少なくとも１つの化合物であることを特徴とする、請求項１ないし請求項５記載の微酸性電解水生成装置
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は塩酸を無隔膜電解槽で電気分解し、電解液を水で希釈し、強い殺菌力を持った微酸性電解水を生成する装置に関するもので、電解用の原液の供給システムと電解制御システムを工夫することにより、装置を簡略化し、かつ電解効率を高めたものである。
【背景技術】
【０００２】塩酸や食塩などの溶液を、円筒電極を同心円状に配置した電解槽を使って電気分解し、電解液を水で希釈し殺菌水を製造するとき、電解液の排出口にアスピレーターを配設し、希釈水の流れで電解液を希釈水の中に吸引する方法等が特許文献１に開示されている。【０００３】一方、特許文献２には、食塩を隔膜式電解槽で電気分解して、陽極室のみから強酸性電解水を得る方法において、食塩溶液の供給手段として、交流モーターを使ったチューブポンプを使用し、モーター寿命を延長する技術が開示されている。
【特許文献１】  特開平６−９９１７４号公報
【特許文献２】  特開平８−２３８４８１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、特許文献１のように同心円状に配置した円筒電極を使った電解槽の場合、アスピレーターで電解液を吸引しても、吸引口のすぐ近くのように速やかに吸引される部分と、円周の反対側のように、吸引口から遠い部分は吸引されるまでの時間が長くなり、電解槽の位置によって電解時間のむらが発生し、電解の制御に支障が生じることになる。【０００５】電解時間のむらは、電解制御に対する悪影響の他にも電極寿命に重大な支障を及ぼす。電解槽の内部で液の流れにむらが生じると、電解液の入れ替わりが速い場所と遅い場所が生じ、速い場所は、常に新しい電解原液が供給され、電気が流れやすくなるため、その位置に電流が集中してしまう。電流が集中した場所は当然電極の消耗が早くなり、所謂電極の偏減りが発生し、その部分の寿命で電極の寿命が決まるために、寿命の極端な短縮が起きる。【０００６】さらに、電解槽の出口を吸引すると供給側が陰圧となり、電解原液の供給配管に通常のダイヤフラムポンプやピストンポンプなどが配置してある場合は電解原液が無制限に吸引され、電解の制御が困難になる。これを避けるためには、原液の供給配管上で供給ポンプと電解槽入り口の間に背圧弁や開閉弁などの原液流下の閉止手段が必須となり、部品点数が増え、制御機構も複雑になってしまう。【０００７】一方、特許文献２のように、原液の供給にチューブポンプを使うと、チューブポンプは耐圧性能が極低いために、電解槽の出口側で電解液と希釈水の流れとが会合するようなシステムでは、希釈水の圧力に耐えられずに破損することもある。このような不具合を避けるために原液供給ポンプと電解液と希釈水が会合するまでの管路のいずれかに逆止弁などを配設する必要がでてくる。【０００８】チューブポンプに過剰圧がかかるのを回避するためには、特許文献１のように、電解槽出口にアスピレーターなどを配置し、電解槽を通して、原液供給配管を陰圧に保てばよいが、特許文献２の場合は隔膜式電解槽を使用しているために、隔膜の表裏にかかる圧力制御が極めて困難になり、実質上不可能なのである。【０００９】さらに、原液ポンプと電解槽出口の間は、化学的に極めて腐食性の高い液体で満たされているために、そこに配設する背圧弁、閉止弁、逆止弁などの材質は耐食性の高い特殊なものであることが必要になり、価格が極めて高価になる。【００１０】そこで、本発明者は、塩酸を無隔膜電解槽で電気分解し、生成した電解液を水で希釈して微酸性電解水を調製する装置において、電解反応むらが電極面で生じず、効率の良い電解が可能で、しかも電極寿命を最大限に延ばし、さらに、希釈水側からの背圧が電解槽や原液配管、原液ポンプなどの原液供給手段に及ばず、部品点数が少なく、しかも高価な部品を使わない電解システムを提供することを課題とした。
【課題を解決するための手段】
【００１１】上記課題を解決するための第一の態様として、塩酸を無隔膜電解槽で電気分解し、生成した電解液を水で希釈して微酸性電解水を調製する装置において、電解槽が平行平板電極で構成されており、電解槽への給液管路の他端は塩酸タンクの排出口に接合してあり、給液管路上には給液手段としてチューブポンプを配設し、さらに電解槽の電解液排出管路の末端は、希釈水管路上に、希釈水の流れを駆動源として電解槽から電解液を吸出し、希釈水の中に導入混合するように配設したエジェクターの吸引部に接合することとした。【００１２】その結果、まず、電極を平行平板としたことで、エジェクターによる電解液の吸引が電解槽内部、特に電極間隙の液体に均等に及ぶことになり、課題である電極面での電解むらを解消し、効率の良い電解を可能にし、もって電極寿命を最大限に延ばすことを可能にしたのである。電極面における電解反応の均一化の効果を一層高めるためには、平板電極を、設置状態において縦長構造とし、高さ：横幅を２：１以上の比にすることも有効である。【００１３】次に電解液排出口をエジェクターの吸引口に接合し、希釈水の流れの力を利用して電解液を吸引する構造としたことにより、電解槽や原液供給配管及びポンプに、希釈水の背圧が及ぶのを回避できた。その結果、原液の供給に耐圧性の低いチューブポンプを使用することが可能になり、さらに、チューブポンプを使用したことによって、チューブポンプが停止時に管路を完全に閉止する機構であることにより、チューブポンプと電解槽出口の間に、開閉弁、背圧弁、あるいは逆止弁などの余分な部品を配設しなくとも不具合が生じないという相補相乗効果が得られたのであり、従来の技術の延長にはない技術となったのである。【００１４】上記課題を解決するための第二の態様としては、チューブポンプから電解槽を経て、エジェクターの吸引口までの管路に管路の閉止手段がないこととした。これにより、流体の圧力損失を解消でき、部品点数を減らすことによって製作費用の低減効果をもたらした。【００１５】上記課題を解決するための第三の態様としては、チューブポンプの稼動が、電解電流が設定下限値を下回ったときに始まり、設定上限値を上回ったときに停止する制御で行われることとした。電解槽内部での電解反応を時間的にも極力均一にし、排出される微酸性電解水の成分を常に一定に保つのが目的である。微酸性電解水の殺菌有効成分である次亜塩素酸の生成量は電解槽の中の塩酸濃度と電流値に依存しているため、その両者を一定に保つために、電流値を一定範囲で制御することとしたのである。電流値は電解槽の中の塩酸濃度に依存しているため、電流値を一定範囲で制御することで、塩酸濃度も一定範囲で制御されることになるのであり、結果として、電解槽の中の塩酸濃度と電流値の両方が、この方法で一定範囲に保たれることになるのである。【００１６】上記課題を解決するための第四の態様としては、第三の態様における電解電流値Ａを次式に示した左辺と右辺の間で制御することとした。
【数１】
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電解電流値は高くすると生成する次亜塩素酸の量は増えるが電極寿命は短くなる。電極の単位面積当たりの電流値である電流密度を高くすると電極や近傍の液体が加熱され、電極消耗の最大の原因となり、特に５０℃を超えると急激に電極の消耗が激しくなることが分かった。電極の温度は電流値と電解槽内の液体流量によって決まるが、目標の濃度を保った微酸性電解水を生成する条件としての流量では、電流密度を５Ａ／１００ｍ２程度を上限とすれば良いことを経験的に知った。そこで、その電流密度の９０％を下限値とし、１１０％を上限値とすることによって、電極の消耗を抑え、かつ次亜塩素酸の発生量を最大にできることも確認した。上記式は下限電流密度４．５Ａ／１００ｍ２、上限電流密度５．５Ａ／１００ｍ２を、実際の電極面積に換算する式である。【００１７】上記課題を解決するための第五の態様としては、電解槽に供給する塩酸の濃度が重量濃度で０．５％以上１０％未満であることとした。０．５％以下になると、電気抵抗が高くなり電解電圧を上げる必要があり、不純物の生成の原因となるからであり、その下限値が０．５％である。濃度の上限は希釈しないでそのまま電解槽に供給する方法を採用しているので、電極への化学的な侵食作用を最小限にするための最高濃度である１０％未満を上限とした。【００１８】上記課題を解決するための第六の態様としては、塩酸に含まれている微量の無機物が食塩及び、カリウム化合物、リチウム化合物、カルシウム化合物、マグネシウム化合物、バリウム化合物の内少なくとも１つの化合物であることとした。食品添加物規格の塩酸やそれを飲用適の水などで希釈した塩酸は本来微量の無機物を含んでいる。本態様は微量含まれる無機物を積極的に利用するために、希釈に用いる水として、硬水や海洋深層水など、ミネラル分を多く含んだ水を用いることを意味する。塩酸を電気分解し電解液を水で希釈すると、次亜塩素酸と同時に塩酸が生成し、液のｐＨを異常に下げてしまうことがある。塩酸に予めアルカリ金属やアルカリ土類金属が含まれていると、電解によって生成するアルカリによって、生成した塩酸の一部が中和され異常なｐＨ低下を防ぐのである。
【発明の効果】
【００１９】本発明によって、塩酸を無隔膜電解槽で電気分解し、生成した電解液を水で希釈して微酸性電解水を調製する装置において、電解槽で電解反応むらが生じず、効率の良い電解を可能にしたことや、最適電流密度を選択していること、さらに最適濃度の塩酸を使用することにより電極寿命を最大限に延ばすことを可能にした。さらに、希釈水側からの背圧が電解槽や原液配管、原液ポンプなどに原液供給手段に及ばないことや、原液ポンプにチューブポンプを使用しているため、部品点数が少なく、しかも高価な部品を使う必要が無い構造とした。その結果、安価で故障が少なく、しかも長寿命の微酸性電解水生成装置を提供することを可能にした。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】本発明を実施するための最良の形態を、図１に示したホクエツ社製ａｐｉａ６０のフロー図で説明する。電解槽１とエジェクター２は一体に組み合わされ電解ユニット１２を構成している。電解槽の頂部には電解液の排出孔９が設けられておりエジェクターの吸引部に連接されている。希釈水配管６から希釈水が供給されると、その流れの力によって電解液が排出口から希釈水側に吸引され、希釈水で希釈され微酸性電解水となり微酸性電解水排出口７から排出される。塩酸の供給管路４は塩酸タンク８からチューブポンプ３を経て電解槽の下部に設けられた塩酸供給口１４に連接されている。直流電源１１の出力端子は電解槽に内蔵されている電極５と電気的に接合され直流電流を供給し、電解槽内部に供給された塩酸を電解する。直流電流の供給配線上には電流センサー１３が配設されており、電流値が設定された下限値を下回るとコントローラー（図示せず）でチューブポンプの起動信号が生成され、設定された上限値を上回るとチューブポンプの停止信号が生成される。【００２１】この装置で、硬水で３％に希釈された塩酸を使用し、希釈水を６０Ｌ／ｈで流し、電解電流を１．５Ａ±１０％で制御し微酸性電解水を生成した。時間当たり６０Ｌで得られた微酸性電解水は有効塩素濃度２０ｐｐｍ、ｐＨ５．８であった。又、塩酸の消費量は１時間当たり約３０ｍｌであった。
【図面の簡単な説明】
【図１】微酸性電解水生成装置のフロー図である。
【符号の説明】
１    電解槽
２    エジェクター
３    チューブポンプ
４    塩酸供給管路
５    電極
６    希釈水供給管路
７    微酸性電解水出口管路
８    塩酸タンク
９    電解液排出口
１０  電解液の流れ方向
１１  直流電源
１２  電解ユニット
１３  電流センサー
１４  塩酸供給口
【図１】
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