(57)【要約】【課題】陽極において塩素や次亜塩素酸イオンの生成を抑制することができ、かつ、水の電解によりｐＨを上昇させることなく溶存水素濃度を高めた電界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】電解水生成装置は給水管１６から供給された原水が混合室１５に流入されて、陽極１２と陰極１３において、電解が行われる。混合室１５においては炭素系電極からなる陽極１２側では酸性イオン水である陽極水が生成され、陰極１３側ではアルカリイオン水である陰極水が生成される。これら生成された陽極水と陰極水は、混合室１５内で混合されて中和が行われる。混合室１５で得られた混合水、すなわち電解水が、吐出管１７を介して外部へ吐出される。【選択図】図１
2007289838.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解槽内に陰極と陽極が配置され、前記陰極と前記陽極の両電極にて原水を電解する電解水生成装置において、
前記陰極と前記陽極のうち、少なくとも陽極が炭素系電極にて構成されていることを特徴とする電解水生成装置。
【請求項２】
原水の電解により陰極側で生成した陰極水と、陽極側で生成した陽極水を混合する混合部を備えたことを特徴とする請求項１に記載の電解水生成装置。
【請求項３】
前記混合部が前記電解槽内に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の電解水生成装置。
【請求項４】
前記混合部が前記電解槽よりも下流側に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の電解水生成装置。
【請求項５】
前記炭素系電極が、黒鉛、粉末活性炭、粒状活性炭、繊維状活性炭の中から少なくとも１種類が選ばれてなることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の電解水生成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水道水等の源水を電気分解（以下、「電解」という）して、連続して溶存水素濃度が高電解水を生成する電解水生成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、水の電解により電解水を生成する電解水生成装置として、アルカリイオン整水器等が広く普及してきている。このような電解水生成装置では、隔膜により分離された陰極室と陽極室が設けられ、各室に配置された陰極と陽極により水の電解が行われている。一般に、前記隔膜にはイオン交換膜が使用されているとともに電極には陰極、陽極ともに白金メッキを行ったチタン材等が使用されている。
【０００３】
水の電解では、通常、水道水等の原水を、活性炭等の吸着部と中空糸膜等からなる濾過部を通して浄水を行った後、乳酸カルシウムやグリセロリン酸カルシウム等の電解質を添加して電解を行っている。又、陰極室では水の電解により水酸化物イオンと水素が発生し、陰極水として水素が溶存したアルカリ性の水が生成される。一方、陽極室では水の電解により水素イオンと酸素が発生し、陽極水として酸素が溶存した酸性の水が生成される。通常、アルカリイオン整水器は、陰極側ではｐＨ１０までのアルカリイオン水とするが、陽極ではｐＨ４までの酸性水が得られる構造となっている。
【０００４】
又、このような電解水生成装置は、薬事法における家庭用医療用具として認められている。この場合、陰極側から得られる陰極水（通称、アルカリイオン水）については「慢性下痢、胃腸内異常発酵、製酸、胃酸過多に有効である」として、又、陽極水（通称、酸性水）については「弱酸性のアストリンゼントとして美容に用いられる」ことが効果効能として承認を受けている。又、その他の効果効能についても、多くの研究者により明らかにされつつある。これまで、上記アルカリイオン水の効果効能の因子は明らかにされていなかったが、近年の各種研究により陰極水中に存在する溶存水素が関係していると推測されている。このため、これらの電解水生成装置で得られる陰極水の溶存水素濃度を高めることは重要である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のような電解水生成装置において、陰極水の溶存水素濃度を高めるためには、大電流により電解を行う必要がある。しかし、大電流よる電解は、陰極水の溶存水素濃度の増加とともに、水酸化物イオンが増加し、過度のｐＨ上昇を引き起こすため、飲用して利用するのは困難であった。通常飲用に適するのはｐＨ１０までである。
【０００６】
この解決策としては、陰極水と陽極水を混合して中和することが考えられる。陰極室では水の電解により水酸化物イオンと水素が発生するが、これに陽極水を混合することにより陽極室で発生する水素イオンにより中和が行われて、ｐＨを中性若しくは中性近くすることができる。
【０００７】
混合の方法としては、無隔膜で電解を行い電解槽内で混合する方法、有隔膜で電解を行い別々に得られた陰極水と陽極水を電解槽外で混合する方法が考えられる。これにより、陰極水に含まれる溶存水素濃度を維持したまま陽極水と陰極水の混合により、飲用に適したｐＨとすることができる。
【０００８】
しかし、従来の電解水生成装置において、上記混合方法を適用した場合、陽極に白金メッキを行ったチタン材等を使用していることから、陽極での原水中の塩素イオンから塩素や次亜塩素酸イオンが生成する。この塩素や次亜塩素酸イオンが含まれた陽極水と原水中の微量有機物等が陰極室に流れて、陰極室側の水が塩基性になるとハロホルム反応を生じてクロロホルム等の有機塩素化合物を生成することが懸念される。
【０００９】
上記のことから、従来の電解水生成装置において、過度のｐＨ上昇を引き起こさずに陰極水の溶存水素濃度を増加させるためには、大電流により電解を行うとともに陰極水と陽極水を混合することが有効であると考えられるが、飲用に利用するためには陽極において塩素の生成を抑制することができなかった。
【００１０】
本発明は、このような従来技術に存在する問題点に着目してなされたものであり、電解水を飲用に利用するために陽極において塩素の生成を抑制することができる電解水生成装置を提供することにある。
【００１１】
又、本発明の他の目的は、陽極において塩素や次亜塩素酸イオンの生成を抑制することができ、かつ、水の電解によりｐＨを上昇させることなく溶存水素濃度を高めた電界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にある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、電解槽内に陰極と陽極が配置され、前記陰極と前記陽極の両電極にて原水を電解する電解水生成装置において、前記陰極と前記陽極のうち、少なくとも陽極が炭素系電極にて構成されていることを特徴とする電解水生成装置を要旨とするものである。
【００１３】
請求項１の発明によれば、陰極表面では、
２Ｈ２Ｏ  ＋２ｅ−  →  Ｈ２  ＋  ２ＯＨ−
の反応により水素と水酸化イオンが生成する。
【００１４】
又、請求項１の発明によれば、陽極に炭素系電極を使用するため、陽極に白金メッキを行ったチタン材等を使用する場合に懸念される陽極での塩素生成を抑制することができる。
【００１５】
すなわち、本発明の、陽極表面では、
Ｃ＋２Ｈ２Ｏ  →  ＣＯ２  ＋  ４Ｈ＋  ＋４ｅ−
の反応により、二酸化炭素と水素イオンが生成し塩素や次亜塩素酸イオンは発生しないため、塩素発生に起因するトリハロメタン等の有機塩素化合物の生成を抑制することができる。
【００１６】
このトリハロメタン等の有機塩素化合物の生成が抑制された陽極水と、陰極水とを電解槽からそれぞれ吐出した後、混合すれば、陰極水の溶存水素濃度を増加させるために、大電流により電解を行った場合でも、過度のｐＨ上昇が抑制された混合水が得られる。
【００１７】
請求項２の発明は、請求項１において、原水の電解により陰極側で生成した陰極水と、陽極側で生成した陽極水を混合する混合部を備えたことを特徴とする。
請求項２の発明によれば、陰極側で生成した陰極水と、陽極側で生成した陽極水を混合部で中和して混合水を吐出するように構成しているため、陰極水の溶存水素濃度を増加させるために、大電流により電解を行った場合でも、過度のｐＨ上昇を抑制することができる。すなわち、陰極水の溶存水素濃度を増加させるために大電流により電解を行い、陰極水の水酸化物イオン濃度が増加した場合でも、該陰極水と陽極水と混合することにより、陽極水で発生する水素イオンと中和することができるため、溶存水素濃度を維持したまま、過度のｐＨ上昇を抑制することができ、これを飲用として利用することができる。
【００１８】
又、上記混合水には、陽極で生成した遊離炭酸が含まれている。遊離炭酸が含まれる水は、「水にさわやかな味を与える」とされており、従来の電解水生成装置によるアルカリイオン水にはない、おいしい水を提供することができる。
【００１９】
請求項３の発明は、前記混合部が前記電解槽内に設けられていることを特徴とする。
請求項３の発明によれば、電解槽から吐水前に陽極水と陰極水を混合部で中和した混合水を製造して、吐水時に飲用可能な溶存水素濃度の高い電解水が得られる。
【００２０】
請求項４の発明は、前記混合部が前記電解槽よりも下流側に設けられていることを特徴とする。
請求項４の発明によれば、電解槽から吐出された陽極水と陰極水とは電解槽の下流側に設けられた混合部で混合されて混合水とされ、該混合部から吐水された混合水は飲用可能な溶存水素濃度の高い電解水として得られる。
【００２１】
請求項５の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか１項において、前記炭素系電極が、黒鉛、粉末活性炭、粒状活性炭、繊維状活性炭の中から少なくとも１種類が選ばれてなることを特徴とする。
【００２２】
請求項５の発明によれば、陽極が前記炭素系電極が、黒鉛、粉末活性炭、粒状活性炭、繊維状活性炭の中から少なくとも１種類が選ばれて成形することができる。
【発明の効果】
【００２３】
請求項１の発明によれば、電解水を飲用に利用するために陽極において塩素や次亜塩素酸イオンの生成を抑制することができる。
請求項２の発明によれば、陽極において塩素や次亜塩素酸イオンの生成を抑制することができ、かつ、水の電解によりｐＨを上昇させることなく溶存水素濃度を高めた電解水を生成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
（第１実施形態）
以下、本発明を具体化した第１実施形態を図１を参照して説明する。図１は、電解水生成装置の模式図である。電解水生成装置は電解槽１０を備えている。同図に示すように電解槽１０の本体ケース１１は、有底有蓋筒状に形成去れるとともにその断面が例えば、円筒状に形成されている。なお、電解槽１０の断面形状は円形に限定されるものではなく、四角、楕円形、その他形状であってもよい。この電解槽１０の本体ケース１１内には、互いに対をなす陽極１２と陰極１３が設けられている。
【００２５】
陽極１２は炭素系電極から構成されている。炭素系電極としては、例えば、黒鉛、粉末活性炭、粒状活性炭、繊維状活性炭の中から選択することができ、これらの材質であればよい。勿論、これらの材質を組合せもよい。これらの材質の少なくとも１種類を無機系結合材や又は有機系結合材の少なくとも１種類を用いて前記陽極１２は電解槽１０に装着するのに必要な形状に形成される。陽極１２として、例えば、粉末活性炭にアルミナ系やシリカ系等の無機系結合材を配合して成形し、これを焼結して成形体を形成してもよい。
【００２６】
一方、陰極１３は、前記炭素系電極や、ステンレス、白金−チタン等から形成されている。前記陽極１２と陰極１３には、直流電源１４のそれぞれ＋端子と、−端子とが電気的に接続されている。
【００２７】
ここで、陽極１２と陰極１３に印加する電圧は、例えば、１．５Ｖ〜１２０Ｖ、好ましくは、５Ｖ〜８０Ｖ、さらに好ましくは、１５Ｖ〜６０Ｖである。印加する電圧が１．５Ｖ未満では、水の電解を行うことができない。又、印加する電圧が１２０Ｖは、一般の家庭用電圧でまかなえる電圧であるため、電解水生成装置に特別な昇圧回路が必要でなく、コストアップとならないため、好ましい。
【００２８】
又、陽極１２と陰極１３間に流れる電流は、例えば、０．１Ａ〜１０Ａ、好ましくは、０．４Ａ〜７Ａであり、さらに好ましくは、１Ａ〜５Ａであるが、この値に限定されるものではない。
【００２９】
前記陽極１２と陰極１３との間には、混合部としての混合室１５が形成されている。混合室１５において、前記陽極１２側は、酸性イオン水である陽極水が生成される。又、混合室１５において、陰極１３側は、アルカリイオン水である陰極水が生成される。本体ケース１１の一端には給水管１６が接続されて混合室１５内に原水が給水可能とされている。原水としては、例えば、水道水等が使用される。又、本体ケース１１において、給水管１６とは反対側の他端には吐出管１７が接続され、給水管１６により、混合室１５から電解水を飲用水として吐出可能とされている。
【００３０】
さて、上記のように構成された電解水生成装置の作用を説明する。
この電解水生成装置では、給水管１６から供給された原水が混合室１５に流入されて、前記陽極１２と陰極１３において、電解が行われる。すなわち、混合室１５において、陽極１２側では酸性イオン水である陽極水が生成され、混合室１５において、陰極１３側ではアルカリイオン水である陰極水が生成される。これら生成された陽極水と陰極水は、混合室１５内で混合されて中和が行われる。混合室１５で得られた混合水、すなわち電解水が、吐出管１７を介して外部へ吐出される。
【００３１】
さて、第１実施形態の電解水生成装置は下記の特徴がある。
（１）  本実施形態では、陽極１２に炭素系電極を使用するため、陽極に白金メッキを行ったチタン材等を使用する場合に懸念される陽極での塩素生成を抑制することができる。
【００３２】
（２）  本実施形態では、原水の電解により陰極１３側で生成した陰極水と、陽極１２側で生成した陽極水を混合する混合室１５（混合部）を備えている。
この結果、本実施形態では、陰極水の溶存水素濃度を増加させるために、大電流により電解を行った場合でも、過度のｐＨ上昇を抑制することができ、溶存水素濃度を維持したまま、電解水を飲用として利用することができる。
【００３３】
（３）  本実施形態では、混合室１５が電解槽１０内に設けられているため、電解槽１０から吐水される前に混合室１５で陽極水と陰極水を中和した混合水を製造でき、吐水時には飲用可能な溶存水素濃度の高い混合水（電解水）を得ることができる。
【００３４】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態を図２を参照して説明する。なお、第１実施形態と同一構成又は相当する構成については同一符号を付してその説明を省略し、異なる構成を中心に説明する。
【００３５】
第２実施形態では、電解槽１０の本体ケース１１には、混合室１５の代わりに、陽極１２と陰極１３の間に隔膜としてのイオン交換膜１８が設けられており、イオン交換膜１８と陽極１２間には、陽極水生成室１９Ａが形成されている。又、イオン交換膜１８と陰極１３間には陰極水生成室１９Ｂが形成されている。
【００３６】
又、給水管１６の一旦側には、陽極水生成室１９Ａに接続する分岐管１６ａと、陰極水生成室１９Ｂに接続する分岐管１６ｂが設けられている。
水道水等からなる原水は、給水管１６から分岐管１６ａ，１６ｂを介してそれぞれ陽極水生成室１９Ａ及び陰極水生成室１９Ｂに給水される。そして、陽極水生成室１９Ａでは、陽極１２による原水の電解により陽極水が生成されるとともに、陰極水生成室１９Ｂでは、陰極１３による原水の電解により陰極水が生成される。
【００３７】
又、本実施形態では、陽極水生成室１９Ａ及び陰極水生成室１９Ｂには、一対の吐出管１７ａ，１７ｂが接続され、該吐出管１７ａ，１７ｂは混合部としての混合槽２０に接続されている。陽極水生成室１９Ａ、陰極水生成室１９Ｂでそれぞれ生成された陽極水と陰極水は、吐出管１７ａ，１７ｂを介して電解槽１０の下流側である混合槽２０に吐出されて、該混合槽２０内で混合され、混合槽２０に設けられた吐出管２１を介して外部に吐出される。
【００３８】
さて、上記のように構成された電解水生成装置の特徴を下記に述べる。
（１）  本実施形態では、混合槽２０（混合部）が電解槽１０よりも下流側に設けられている。この結果、本実施形態では、電解槽１０から吐出された陽極水と陰極水とは電解槽１０の下流側に設けられた混合槽２０で混合されて混合水とされ、混合槽２０から吐水された混合水は飲用可能な溶存水素濃度の高い電解水として得ることができる。
【００３９】
（第３実施形態）
次に第３実施形態を図３を参照して説明する。第３実施形態の電解水生成装置は、第２実施形態の構成中、混合槽２０と吐出管２１が省略されているところが異なっているため、第２実施形態と同一構成については、同一符号を付してその説明を省略する。
【００４０】
第３実施形態では、電解水生成装置は混合部を有しないが、実使用時にはこの電解水生成装置を使用するユーザ側で吐出管１７ａ，１７ｂから吐出される陽極水、陰極水を混合部に相当する混合槽（図示しない）で受け、該混合槽内で陽極水と陰極水が混合された電解水を得る。このようにしてユーザは飲用可能な溶存水素濃度の高い電解水を得ることができる。
【００４１】
さて、上記のように構成された電解水生成装置の特徴を下記に述べる。
（１）  本実施形態の電解水生成装置は、陽極１２を炭素系電極としている。この結果、二酸化炭素と水素イオンが生成し塩素や次亜塩素酸イオンはしないため、塩素発生に起因するトリハロメタン等の有機塩素化合物の生成を抑制することができる。そして、トリハロメタン等の有機塩素化合物の生成が抑制された陽極水と、陰極水とを電解槽からそれぞれ吐出した後、混合することにより陰極水の溶存水素濃度を増加させるために、大電流により電解を行った場合でも、過度のｐＨ上昇が抑制された混合水を得ることができる。
【００４２】
本発明は、前記各実施形態に限定されるものではなく、下記のように構成してもよい。
○  前記第１実施形態では、粉末活性炭にアルミナ系やシリカ系等の無機系結合材を配合して成形し、これを焼結して成形体を形成した構成を例示したが、この構成以外にも下記のように、陽極１２を構成してもよい。
【００４３】
陽極１２として、粉末活性炭に有機結合材としてのポリエチレン等の粉末を配合して成形し、これを加熱、冷却して成形体を形成してもよい。又、陽極１２を成形することなく、黒鉛、粉末活性炭、粒状活性炭、繊維状活性炭等の少なくとも１種類を容器や袋状のものに充填し、若しくは膜状のもので包みこむことにより、炭素系電極を形成するようにしてもよい。これらの構成を第２実施形態や第３実施形態に適用してもよい。
【００４４】
○  前記各実施形態の構成に、さらに、電解槽１０の上流側、或いは、下流側に、濾材、例えば粉末活性炭、粒状活性炭、繊維状活性炭、ブロック状活性炭や、或いは、中空糸膜の中から選択された少なくとも１種類の濾過部材を設けて、原水中の夾雑物を取り除くようにしてもよい。なお、濾過部材はできれば上流側に設けることが好ましい。
【００４５】
○  さらに、前記各実施形態において、電解槽１０上流側に、電解質供給装置を設けて、電解促進剤を分岐管１６ａ中の原水に供給するようにしてもよい。電解促進剤としては、乳酸カルシウムやグリセロリン酸カルシウムを挙げることができる。これらの電解促進剤を原水に供給することにより、電解槽１０内の原水の電解を促進することができる。
【００４６】
○  又、第２実施形態及び第３実施形態において、混合槽２０から陰極水や、陽極水や、これらの混合水が電解槽１０に逆流しないように、吐出管１７ａ、１７ｂの少なくともいずれか一方に逆止弁を設けても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】第１実施形態の電解水生成装置の模式図。
【図２】第２実施形態の電解水生成装置の模式図。
【図３】第３実施形態の電解水生成装置の模式図。
【符号の説明】
【００４８】
１０…電解槽、１１…本体ケース、１２…陽極、１３…陰極、
１５…混合室（混合部）、１８…イオン交換膜、
１９Ａ…陽極水生成室、１９Ｂ…陰極水生成室、２０…混合槽（混合部）。
【図１】
2007289838.tif 000003
【図２】
2007289838.tif 000004
【図３】
2007289838.tif 000005