(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解槽に電解質を含む水溶液を連続的に供給しながら、電解槽内部のカソード電極とアノード電極間に電解電圧を印加することにより前記カソード室２ｃでアルカリ性イオン水を生成させ、その生成されたアルカリ性イオン水を再びカソード室２ｃに供給して電解電圧を印加する操作を繰り返すことによりカチオンを蓄積させ、アルカリ性イオン水のｐＨ値を上昇させる方法であって、１対の隔膜２ｄ，２ｄ’により隔てられたカソード室２ｃと中間室２ｂおよびアノード室２ａを有する３槽式の電解槽２Ａ，２Ｂ，２Ｃを複数基直列に使用し、各電解槽２Ａ，２Ｂ，２Ｃのアノード室２ａ，２ａ，２ａには酸性水製造のための原料水をそれぞれ供給し、各電解槽２Ａ，２Ｂ，２Ｃの中間室２ｂには電解液を循環供給し、カソード室２ｃで生成されたアルカリ性イオン水のカソード室２ｃへの供給は、最上流の電解槽２Ａのカソード室２ｃから取り出されたアルカリ性イオン水を下流の電解槽２Ｂのカソード室２ｃに順次供給し、最下流の電解槽２Ｃのカソード室２ｃから取り出したアルカリ性イオン水を電解槽の外部に設けた貯槽４に収容しつつポンプＰ２によって最上流の電解槽２Ａのカソード室２ｃに送りこむ循環系８ａにより行われることを特徴とするアルカリ性イオン水の製造方法。
【請求項２】
電解槽に電解質を含む水溶液を連続的に供給しながら、電解槽内部のカソード電極とアノード電極間に電解電圧を印加することによりカソード室２ｃでアルカリ性イオン水を生成させ、その生成されたアルカリ性イオン水を再びカソード室２ｃに供給して電解電圧を印加する操作を繰り返すことによりカチオンを蓄積させ、アルカリ性イオン水のｐＨ値を上昇させる方法であって、隔膜２ｇによって隔てられたカソード室２ｃとアノード室２ａを有する２槽式の電解槽２Ａ’，２Ｂ’を複数基直列に使用し、各電解槽２Ａ’，２Ｂ’のアノード室２ａ，２ａに電解液をそれぞれ供給し、アルカリ性イオン水の製造用原料水としては電解液を使用し、カソード室２ｃで生成されたアルカリ性イオン水のカソード室２ｃへの供給は、最上流の電解槽２Ａ’のカソード室２ｃから取り出したアルカリ性イオン水を順次下流の電解槽のカソード室２ｃに供給し、最下流の電解槽２Ｂ’のカソード室２ｃから取り出したアルカリ性イオン水を電解槽の外部に設けた貯槽４に収容しつつポンプＰ２によって最上流の電解槽２Ａ’のカソード室２ｃに送りこむ循環系８ａにより行われることを特徴とするアルカリ性イオン水の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電解イオン水さらに詳細には、洗浄剤や除菌剤として好適な強アルカリ性イオン水を製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
水の電気分解によって生成されたアルカリ性水すなわちアルカリ性イオン水は公知である。かかるアルカリ性イオン水を製造する装置や方法として、従来、電解液を電解槽に連続供給してアルカリ性の水を作り出す連続方式が知られている。この先行技術は、大別すると、次の２種類がある。
その一つは中央に電解液室をその左右にアノード室とカソード室を有せしめるように２枚の隔膜で区画し、アノード室とカソード室にそれぞれ電極を設けた電解槽を用い、前記アノード室とカソード室の入口側にそれぞれ外部からの水道水または純水の供給配管を接続し、アノード室の出口側に酸性水の取出し配管を接続し、カソード室の出口側にアルカリ性イオン水の取出し配管を接続している。そして、外部に電解液槽を設け、これの排出側と電解液室の入口側とを循環用ポンプを介して接続し、電解液室に電解液を循環供給するようにしている。
【０００３】
また、他の一つは、槽内を１枚の隔膜によってアノード室とカソード室に区画した電解槽を使用し、アノード室とカソード室のそれぞれの入口側に電解液の供給配管を接続し、アノード室の出口側に酸性水の取出し配管を接続し、カソード室の出口側にアルカリ性の水の取出し配管を接続している。
これら先行技術は、電解液を電解槽に連続供給しながらアルカリ性イオン水と酸性水を同時に採取する方式であるため、それらの水を多量に製造することは可能であるものの、次のような問題があった。
【０００４】
第１に、高いｐＨ値のアルカリ性イオン水を問題なく製造することが困難である。すなわち、２槽式の電解槽を用いた場合、電解液は連続して通路状のカソード室を経て出口より排出されるため、電解液に電解電圧が印加される時間は、電解液が電極間を通過する間という極めて短時間となる。また、３槽式の電解槽を用いた形式は、中央の電解液室内の電解液を電解してカソード室内の水に隔膜を通してカチオンを移行させ、アルカリ性イオン水を生成させるが、カソード室入り口から供給される原料水（水道水または純水）は通路状のカソード室を経てカソード室の出口から連続に排出されるため、原料水には電極を通過する極めて短い間しか隔膜を通して電解液からカチオンが移行しない。
したがって、いずれの形式も、製造されるアルカリ性イオン水のｐＨ値は低くなる。このため、飲料用には利用することができるアルカリ性イオン水の製造は可能であるが、洗浄剤や除菌剤として効果のある高いｐＨ値の水を製造することが困難である。
【０００５】
この対策として、電解液の濃度を上げると、高濃度の塩化物イオンを含む電解液が電解されるため、アノード室側で、はなはだしい刺激臭のガスが大量発生する問題が生ずる。また別の対策として、水道水または純水の供給量を減らすと、電解の電気エネルギーが一部熱エネルギーに変わって電解液の温度を上昇させるため、隔膜に負担がかかって長時間の電解ができなくなる。したがって、電解液として高濃度のものを使用できる３槽式の電解槽を使用しても、工業的に生成できるアルカリ性イオン水のｐＨ値は１２．０以下であった。
第２に、３槽式の電解槽を用い、アルカリ性イオン水の品質を考慮して原料水に純水を使用した場合、この純水が副生成物の酸性水の製造にも使用されることになる。純水は陰イオンと陽イオンを除去処理した比較的高価な水であるため、アルカリ性イオン水の製造コストが高くなる。
第３に、生成されるアルカリ性イオン水のｐＨ値の変動が大きく、一定のｐＨ値のアルカリ性の水をバラツキなく製造することが困難である。すなわち、先行技術では電解液の濃度の変化と液温の変化により電解電流が変化し、それにより、夏期と冬期などではｐＨ値の高いアルカリ性イオン水となったり、ｐＨ値の低いアルカリ性イオン水となるなど、バラツキが大きくなる。
【０００６】
アルカリ性イオン水の製造形式としては、前述した連続方式の他に、バッチ方式がある。この方式は、電解槽内に電解液を貯めた状態で一定時間電解を行うことによりアルカリ性イオン水を生成させ、得られたアルカリ性イオン水を電解槽から取り出し、その後電解槽内に再び電解液を貯めて一定時間電解する操作を行なうものである。
この先行技術は、電解液が槽に蓄えられた状態で電解電圧を印加するので、この電圧印加時間を任意に設定することにより、連続式の場合に比べて高いｐＨ値のアルカリ性イオン水を作ることができる。しかしながら、電解槽のカソード室とアノード室の容積が固定されているため、アルカリ性イオン水と酸性水の生成量の比率を任意に変化させることができない点、アルカリ性イオン水と酸性水のｐＨ値を各々自由に設定することができない点、多量のアルカリ性イオン水と酸性水を製造するには、電解液を収容する電解槽およびそれに付帯する設備も大きくしなければならず、装置全体が大型化する点に難点がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、ｐＨが１２．０を越える強アルカリ性を有しかつｐＨ値の変動の少ないアルカリ性イオン水を、安定してしかもごく短時間で効率よく量産することができる新規な電解イオン水製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明の電解イオン水製造方法（第１方法）は、電解槽に電解質を含む水溶液を連続的に供給しながら、電解槽内部のカソード電極とアノード電極間に電解電圧を印加することにより前記カソード室でアルカリ性イオン水を生成させ、その生成されたアルカリ性イオン水を再びカソード室に供給して電解電圧を印加する操作を繰り返すことによりカチオンを蓄積させ、アルカリ性イオン水のｐＨ値を上昇させる方法であって、１対の隔膜により隔てられたカソード室と中間室およびアノード室を有する３槽式の電解槽を複数基直列に使用し、各電解槽のアノード室には酸性水製造のための原料水をそれぞれ供給し、各電解槽の中間室には電解液を循環供給し、カソード室で生成されたアルカリ性イオン水のカソード室への供給は、最上流の電解槽のカソード室から取り出されたアルカリ性イオン水を下流の電解槽のカソード室に順次供給し、最下流の電解槽のカソード室から取り出したアルカリ性イオン水を電解槽の外部に設けた貯槽に収容しつつポンプによって最上流の電解槽のカソード室に送りこむ循環系により行われることを特徴としている。
【０００９】
また、本発明の電解イオン水製造方法（第２方法）は、電解槽に電解質を含む水溶液を連続的に供給しながら、電解槽内部のカソード電極とアノード電極間に電解電圧を印加することにより前記カソード室でアルカリ性イオン水を生成させ、その生成されたアルカリ性イオン水を再びカソード室に供給して電解電圧を印加する操作を繰り返すことによりカチオンを蓄積させ、アルカリ性イオン水のｐＨ値を上昇させる方法であって、隔膜によって隔てられたカソード室とアノード室を有する２槽式の電解槽を複数基直列に使用し、各電解槽のアノード室に電解液をそれぞれ供給し、アルカリ性イオン水の製造用原料水としては電解液を使用し、カソード室で生成されたアルカリ性イオン水のカソード室への供給は、最上流の電解槽のカソード室から取り出したアルカリ性イオン水を順次下流の電解槽のカソード室に供給し、最下流の電解槽のカソード室から取り出したアルカリ性イオン水を電解槽の外部に設けた貯槽に収容しつつポンプによって最上流の電解槽のカソード室に送りこむ循環系により行われることを特徴としている。
【００１０】
【作用】
第１方法と第２方法によれば、カソード室で生成したアルカリ性イオン水を電解液として使用し、カソード室に再び供給して電解する操作を反復する循環電解方式であるため、低電圧、低電流の条件でも、電解電圧の印加時間を調整することにより、ｐＨが１２．０を大きく越える強アルカリ性イオン水を安定して製造することができる。
また、本発明は、カソード室で生成したアルカリ性イオン水を電解液として循環使用することにより高ｐＨ化するため、ｐＨ値のバラツキの少ない品質のよいアルカリ性イオン水を製造することができる。もちろん、従来の連続方式の場合と同様に、生成するアルカリ性イオン水と酸性水の生成量の比率を任意に変化させる事ができるとともに、アルカリ性イオン水と酸性水のｐＨ値をおのおの自由に設定することができる。
【００１１】
しかも、本発明は電解槽を複数基直列に使用し、カソード室で生成されたアルカリ性イオン水のカソード室への供給は、最上流の電解槽のカソード室から取り出されたアルカリ性イオン水を下流の電解槽のカソード室に順次供給し、最下流の電解槽のカソード室から取り出したアルカリ性イオン水を電解槽の外部に設けた貯槽に収容しつつポンプによって最上流の電解槽のカソード室に送りこむ循環系により行われるので、効率よく、短時間で高いｐＨ値のアルカリ性イオン水を製造することができる。
本発明の他の特徴や利点は以下の詳細な説明の記載で明らかにするが、本発明の基本的特徴を備えている限り、実施例に示される構成に限定されるものではない。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施態様を添付図面を参照して説明する。
図１は本発明による電解イオン水製造方法の第１態様の概略を示している。
２Ａ，２Ｂ，２Ｃは直列状に配置された複数（図示するものでは３基）の電解槽であり、各電解槽２Ａ，２Ｂ，２Ｃは、それぞれ中央に電解液室となるべき中間室２ｂを有し、中間室２ｂの片側にアノード室２ａを形成する隔膜（アニオン交換膜）２ｄを有し、他側にカソード室２ｃを形成する隔膜（カチオン交換膜）２ｄ’を有している。アノード室２ａとカソード室２ｃには、それぞれアノード電極２ｅ，カソード電極２ｆを対向状に配しており、それらアノード電極２ｅとカソード電極２ｆは直流電源装置に接続されている。
【００１３】
第１の電解槽２Ａのアノード室２ａには酸性水製造用の原料水の供給系７が接続され、酸性水製造用の原料水（工業用水、水道水、井戸水などから選択される水）をアノード室２ａに導くようになっている。また、第２の電解槽２Ｂのアノード室２ａには前記供給系７から分岐した供給系７ａが接続されており、同様に第３の電解槽２Ｃのアノード室２ａには前記供給系７から分岐した供給系７ｂが接続されている。
前記供給系７は水圧を所定の圧力に調整するための減圧弁７００を上流側に有し、これよりも下流には、手動操作型または電磁操作型の流量調整弁７０１と、運転停止時に各電解槽２Ａ，２Ｂ，２Ｃのアノード室２ａへの原料水供給を停止させるため電磁式の開閉弁７０２が設けられている。
前記第１の電解槽２Ａないし最終の電解槽２Ｃの出口側にはそれぞれ酸性水取出し系１０，１０，１０が接続されている。それら酸性水取出し系は独立してまたは集合して下流に導かれ、酸性水収容タンク類に導かれている。なお、取出し系は配管中にポンプなどの採水機器を介在させてもよい。
【００１４】
電解槽２Ａ，２Ｂ，２Ｃの外部には単一の電解液槽３が配置され、ここに電解液が蓄えられるようになっている。電解液槽３にはポンプＰ１が付属されており、このポンプＰ１の吐出側に供給配管６０が接続されていて、供給配管６０の他端が第１の電解槽２Ａの中間室２ｂの入口に接続されることにより電解液が連続的に供給されるようになっている。
また中間室２ｂの出口には電解液排出配管６１’が接続されており、該電解液排出配管６１’は第２の電解槽２Ｂの中間室２ｂの入口に接続されている。そして、この中間室２ｂの電解液排出配管６１’は最終の電解槽２Ｃの中間室２ｂの入口に接続され、この中間室２ｂの出口側の電解液排出配管６１は電解液槽３に接続され、それによって電解液の循環系６ａが構成されている。
ポンプＰ１としては電磁ポンプが好適である。電解液槽３にはポンプＰ１を駆動制御するためのレベルスイッチ３１が設けられている。
【００１５】
ここで、「電解液」とは、電解電圧の印加によってカチオンとアニオンに電気分解する液体を指す。この第１態様においては、電解液として、塩化ナトリウムの飽和溶液を使用することも可能である。しかし、ポンピングなどの関係から、一般的には、１０〜３０％塩化ナトリウム溶液が用いられる。そして、カルシウムイオンやマグネシウムイオンの沈着を防止するため、前記塩化ナトリウム溶液に１〜５％クエン酸ナトリウムを添加したものを使用してもよい。
【００１６】
一方、前記複数の電解槽２Ａ，２Ｂ，２Ｃの外部には、前記電解液槽３よりも相対的に大きな容積の、単一のアルカリ性イオン水の貯槽（循環用貯槽）４が設置されており、循環ポンプＰ２を有する配管によって各電解槽２Ａ，２Ｂ，２Ｃのカソード室２ｃ，２ｃ，２ｃとの間で循環系８ａが構成されている。
すなわち、まず、第１の電解槽２Ａと第２の電解槽２Ｂと第３の電解槽２Ｃのそれぞれのカソード室２ｃ，２ｃ，２ｃは配管８１０，８１１によって直列状に接続されていて、前記貯槽４は、上部が第３の電解槽２Ｃのカソード室２ｃの抜き取り配管８１に接続されるとともに、底側が配管８０によって循環ポンプＰ２の吸込み側に接続されており、循環ポンプＰ２の吐出側は配管８２によって第１の電解槽２Ａのカソード室２ｃの送りこみ側に接続している。循環ポンプＰ２としては電磁ポンプが好適である。
そして、貯槽４の底側は、希望するｐＨ値のアルカリ性イオン水の取出し系９を有しており、取出し系９には採水手段９００を有している。この採水手段９００はバルブ、ポンプなど任意である。
【００１７】
前記貯槽４には、アルカリ性イオン水の原料水の補給系５が接続されており、補給系５は貯槽４内の水量を調整するための電磁式の補給弁５１を有している。アルカリ性イオン水の原料水としては水道水でもよい。しかし、生成されるアルカリ性イオン水の質や装置のメンテナンスの面から、好適には、陽イオン、陰イオンを除去した水すなわち純水である。また、純水はこれを使用すると水酸化イオン濃度が高くなり、若干ではあるもののｐＨ値の高い水を生成できる点でも有利である。
原料水が純水である場合、補給系５には、純水供給手段が接続される。その例としては、器体にイオン交換樹脂を交換自在に充填したカートリッジ式の純水製造装置が挙げられる。この場合には、純水製造装置には取り入れ口側に純水製造用の原料水の供給系が接続されるが、その原料水が水道水や井戸水である場合、前記酸性水製造用の原料水の供給系７に接続されていてもよい。
【００１８】
第１態様においてアルカリ性イオン水を製造するに当たっては、各電解槽２Ａ，２Ｂ，２Ｃのアノード室２ａに供給系７，７ａ，７ｂからそれぞれ酸性水製造用の原料水を供給し、第１電解槽２Ａないし第３の電解槽２Ｃの中間室２ｂには電解液循環系６ａによって電解液を循環供給し、また、貯槽４にあらかじめ蓄えておいたアルカリ性イオン水の原料水を、循環ポンプＰ２により第１電解槽２Ａないし第３の電解槽２Ｃのカソード室２ｃに順次供給し、この状態で各電解槽のアノード電極２ｅとカソード電極２ｆ間に電解電圧を印加する。
これによって電解液は電気分解され、隔膜２ｄを通してアニオン（塩素イオン）はアノード室２ａに、隔膜２ｄ’を通してカチオン（ナトリウムイオン）はカソード室２ｃにそれぞれ移行される。それによりアノード室側の水は酸性になり、カソード室側の水はアルカリ性になり、カソード室２ｃでアルカリ性イオン水が生成される。
【００１９】
このように第１の電解槽２Ａにおいて電気分解されることにより、カソード室２ｃで生成されたアルカリイオン水は、配管８１０によって第２の電解槽２Ｂのカソード室２ｃに供給される。そして第２の電解槽２Ｂでも同様に電解され、アルカリ性イオン水にカチオンが蓄積される。
そのアルカリ性イオン水は配管８１１によって第３の電解槽２Ｃのカソード室２ｃに供給され、第３の電解槽２Ｃで再び電解されるので、アルカリ性イオン水にはさらにカチオンが蓄積される。
こうして最下流の電解槽２Ｃで生成されたアルカリ性イオン水は、カソード室２ｃから配管８１を通して貯槽４に排出され、循環ポンプＰ２により配管８２を通して第１の電解槽２Ａのカソード室２ｃに再び供給され、再びアノード電極２ｅとカソード電極２ｆにより電解される。そしてこの操作が第２の電解槽２Ｂと第３の電解槽２Ｃで反復される。
【００２０】
このようにカソード室２ｃで生成されたアルカリ性イオン水をカソード室２ｃに電解液として循環供給し、繰り返し電解電圧を印加して電解するため、カソード室２ｃのアルカリ性イオン水にカチオンが蓄積され、時間の経過とともにｐＨ値が上昇する。しかも、本発明は、複数の電解槽２Ａ，２Ｂ，２Ｃのカソード室２ｃで順次生成されたアルカリ性イオン水を電解液として循環供給し、繰り返し電解電圧を印加して電解するため、短時間のうちにアルカリ性イオン水にカチオンが蓄積され、高いｐＨ値のアルカリ性イオン水を能率よく製造できる。
こうして所定時間連続して電解電圧を印加し、目的とするｐＨ値となったところで、採水手段９００を操作することによりアルカリ性イオン水を取り出す。
一方、各電解槽２Ａ，２Ｂ，２Ｃのアノード室２ａを通過するように供給されている水は、電気分解によって酸性水となり、酸性水取出し系１０，１０，１０によって連続的に外部に取り出される。
【００２１】
図２は本発明の電解イオン水の製造方法の第２態様の概略を示しており、複数基（図では２基が用いられている）の電解槽２Ａ’，２Ｂ’が直列状に配置されている。各電解槽２Ａ’，２Ｂ’は、槽体の中央に隔膜（イオン交換膜）２ｇを有し、該隔膜２ｇを境として一側にアノード室２ａが、他側にカソード室２ｃが画成されている。アノード室２ａとカソード室２ｃには、それぞれアノード電極２ｅ，カソード電極２ｆを対向状に配しており、それらアノード電極２ｅとカソード電極２ｆは直流電源装置に接続されている。
第１の電解槽２Ａ’のアノード室２ａには電解液供給系６が接続され、アノード室２ａに電解液を導くようになっている。また、第２の電解槽２Ｂ’のアノード室２ａには前記電解液供給系６から分岐した電解液供給系６ａが接続されている。この例では電解液供給系６は、分岐電解液供給系６ａよりも上流に電解液補給配管３ａがバルブ３２を介して接続されており、その電解液補給配管３ａは電解液補給ポンプ３ｂを介して電解液槽３に接続されている。
【００２２】
したがって、アノード室２ａ，２ａには、電解液として、原料水に所望の濃度の電解液（たとえば１０〜３０％塩化ナトリウム溶液）を添加したものが供給される。電解液としては水道水を使用することもできる。この場合にはバルブ３２を閉じて電解液供給系６から水道水を供給すればよい。なお、各電解槽２Ａ’，２Ｂ’のアノード室２ａ，２ａの他所には酸性水取出し系１０，１０が接続されている。これら酸性水取出し系１０，１０は独立してまたは集合して下流に導かれ、酸性水収容タンク類に導かれている。なお、取出し系は配管中にポンプなどの採水機器を介在させてもよい。
【００２３】
一方、前記電解槽２の外部にはアルカリ性イオン水の貯槽（循環用貯槽）４が設置されており、また、第１の電解槽２Ａ’と第２の電解槽２Ｂ’のそれぞれのカソード室２ｃは配管８１０によって直列状に接続され、前記貯槽４と循環ポンプＰ２を有する配管によって循環系８ａが構成されている。
すなわち、前記貯槽４は、上部が第２の電解槽２Ｂ’のカソード室２ｃの抜き取り配管８１に接続されるとともに、底側が配管８０によって循環ポンプＰ２の吸込み側に接続されており、循環ポンプＰ２の吐出側は配管８２によって第１の電解槽２Ａ’のカソード室２ｃの送りこみ側に接続している。
そして、貯槽４の底側は、希望するｐＨ値のアルカリ性イオン水の取出し系９ａを有しており、取出し系９ａには採水手段９００を有している。この採水手段９００はバルブ、ポンプなど任意である。
なお、貯槽４にアルカリ性イオン水の原料水の補給系５’が接続されている。この第２態様におけるアルカリ性イオン水の原料水は電解液であり、たとえば０．１〜０．２％塩化ナトリウム溶液が用いられる。
補給系５’は所望のｐＨ値のアルカリイオン水を前記採水手段９００により取り出したのち、次のサイクルでアルカリイオン水を生成するために原料水を補給するためのものである。
【００２４】
この第２態様においてアルカリ性イオン水を製造するに当たっては、第１電解槽２Ａ’と第２の電解槽２Ｂ’のアノード室２ａに電解液供給系６，６ａから電解液を連続供給し、また、貯槽４にあらかじめ蓄えておいた原料水を循環ポンプＰ２により第１電解槽２Ａ’と第２の電解槽２Ｂ’のカソード室２ｃに順次供給し、この状態で各電解槽のアノード電極２ｅとカソード電極２ｆ間に電解電圧を印加する。
【００２５】
これによって、電解液は電気分解され、隔膜２ｇを通してアニオン（塩素イオン）はアノード室側に、カチオン（ナトリウムイオン）はカソード室側にそれぞれ移行され、それによりアノード室側は酸性になり、カソード室側はアルカリ性になり、カソード室２ｃでアルカリ性イオン水が生成される。
そのアルカリ性イオン水は配管８１０によって第２の電解槽２Ｂ’のカソード室２ｃに供給される。そして第２の電解槽２Ｂ’でも同様に電解され、アルカリ性イオン水にはカチオンが蓄積される。そのアルカリ性イオン水は第２の電解槽２Ｂ’のカソード室２ｃから配管８１を通して貯槽４に排出され、循環ポンプＰ２により配管８２を通して第１の電解槽２Ａ’のカソード室２ｃに再び供給され、再び電解される。そしてこれが第２の電解槽２Ｂで反復される。
【００２６】
本発明はかかる操作を反復するものであり、カソード室２ｃで生成されたアルカリ性イオン水をカソード室２ｃに循環供給し、繰り返し電解電圧を印加して電解するため、カソード室側の液からアニオンが減少し、アノード室からカチオンが移行し、これによりアルカリ性イオン水にカチオンが蓄積され、時間の経過とともにｐＨ値が上昇する。しかも、本発明は、複数の電解槽２Ａ’，２Ｂ’のカソード室２ｃで順次生成されたアルカリ性イオン水を電解液として循環供給し、繰り返し電解電圧を印加して電解するため、短時間のうちにアルカリ性イオン水にカチオンが蓄積され、高いｐＨ値のアルカリ性イオン水を能率よく製造できる。希望するｐＨ値となったところで、採水手段９００を操作することによりアルカリ性イオン水を取り出せばよい。
一方、アノード室２ａを通過するように供給されている電解液は、電気分解によって酸性水となり、酸性水取出し系１０，１０によって連続的に外部に取り出される。
【００２７】
図３は本発明のアルカリイオン水製造の制御系の例を示している。この例では図１の第１態様に対するものが示されているが、図２の第２態様に対するものも電解槽を除いて同じである。
制御手段としては、直流電源装置１１０のほか、リレー回路１１２および所定のプログラムによって各部の駆動を制御するシーケンス回路を備えたコントローラ１１１を有している。また、製造を希望するアルカリ性イオン水のｐＨ値を設定しかつ表示するためのｐＨメータ１２を有している。
前記コントローラ１１１の出力側は、前記循環ポンプＰ１とアルカリ性イオン水の循環ポンプＰ２および採水手段９００（たとえば採水ポンプ）の駆動部とそれぞれ電気的に接続され、オンオフ制御するようになっている。
前記アルカリ性イオン水の貯槽４には、収容しているアルカリ性イオン水（スタート時には原料水）の量を検出する手段代表的にはフロートスイッチ４０が設けられており、また、貯槽内には、アルカリ性イオン水のｐＨを検出するｐＨ測定器４１が配されている。
【００２８】
前記フロートスイッチ４０はコントローラ１１１に電気的に接続され、フロートスイッチ４０からの信号を処理したコントローラ１１１からの信号で前記補給弁５１と採水手段９００とが関連駆動制御されるようになっている。
また、ｐＨ測定器４１は前記ｐＨメータ１２に接続され、常時ｐＨ値を検出してそれを信号として送出するようになっている。ｐＨメータ１２はまたコントローラ１１１に電気的に接続されていて、貯槽４内のアルカリ性イオン水がｐＨメータ１２で任意に設定したｐＨ値に達したことがコントローラ１１１で判断されたときに、コントローラ１１１から信号が発せられ、すくなくとも、アルカリ性イオン水の循環ポンプＰ２の駆動を停止させ、また、直流電源装置１１０の電解電流リレー回路をオフとし、かつ採水手段９００を駆動させるようになっている。
【００２９】
前記電解液槽３にはレベルスイッチ３１が配されており、該レベルスイッチ３１も前記コントローラ１１１と電気的に接続され、電解液の循環ポンプＰ１と直流電源装置１１０の電解電流リレーのオンオフを制御するようになっている。
なお、電解槽２Ａ，，２Ｂ，２Ｃには電解液温度を検出する温度センサー２１が取り付けられている。ただし、図では代表的に第１電解槽２Ａについてだけ示している。それら温度センサー２１は温度計１５に接続されるとともに、前記コントローラ１１１と電気的に接続され、電解液温度が所定温度以上になったときに、直流電源装置１１０の電解電流リレーを自動的にオフとする信号を発するようになっている。
そのほか、電源スイッチ１６、自動手動切換えスイッチ１７および電流計１９などを有し、それらは前記コントローラ１１１および電源装置１１０と接続されている。
【００３０】
前記制御系を適用した本発明のアルカリイオン水製造法について説明する。ここでは、アルカリ性イオン水の製造用原料水として純水を使用し、酸性水の原料水として水道水を使用し、また、製造されたアルカリ性イオン水の採水手段９００としてポンプを使用した場合を例にとって説明する。
運転開始に当たっては、電解液槽３に電解液を充填する一方、流量調整弁７０３を開いて、アルカリ性イオン水製造用の原料水供給手段５（この例では純水製造装置）に水道水を送って塩類イオンを除去して純水を作り、これを貯槽４に所定量収容させておく。
準備が整ったならば、ｐＨメータ１２に希望するアルカリ性イオン水のｐＨ値を設定し、自動運転スイッチを選択すると、コントローラ１１１からの信号により装置の運転が開始される。
【００３１】
まず、最初のステップとして、アルカリ性イオン蓄積用の循環系８ａに介在されている循環ポンプＰ２と、電解液循環系６ａに介在されている循環ポンプＰ１が作動され、それとともに電源装置１１０から電解電流が送られ、さらに、酸性水供給系７の原料水開閉弁７０２が開弁する。
循環ポンプＰ２の作動により、純水は貯槽４から取り出され、循環ポンプＰ２から吐出されて第１の電解槽２Ａのカソード室２ｃに送られ、このカソード室２ｃから第２の電解槽２Ｂのカソード室２ｃおよび第３の電解槽２Ｃのカソード室２ｃを通って再び貯槽４に戻されるように連続循環される。
また、循環ポンプＰ１の作動により、電解液は電解液槽３から抜かれて第１の電解槽２Ａの中間室２ｂに送られ、この中間室２ｂから第２の電解槽２Ｂの中間室、第３の電解槽２Ｃの中間室を通って再び電解液槽３に戻される循環系が構成される。
また、開閉弁７０２の開弁により、減圧弁７００で所定の圧力に低減された水道水が第１の電解槽２Ａ，第２の電解槽２Ｂおよび第３の電解槽２Ｃの各アノード室２ａ，２ａ，２ａに供給される。
【００３２】
各電解槽２Ａ，２Ｂ，２Ｃではアノード電極２ｅとカソード電極２ｆ間に電解電圧が印加されるため、電解質を含む水は前述したように電気分解され、純水はアルカリ性イオン水となって前記循環系により貯槽４に戻され、さらにそれが循環ポンプＰ２により第１の電解槽２Ａないし第３の電解槽２Ｃのカソード室２ｃに順次再び供給されつつ電気分解される操作が反復される。それにより、アルカリ性イオン水は繰返し電解電圧の印加を受けてｐＨが上昇する。
一方、第１ないし第３の電解槽２Ａ，２Ｂ，２Ｃの各アノード室２ａを通過するように供給されている水道水は電気分解によって酸性水となり、酸性水取出し配管１０，１０，１０によって連続的に外部に取り出される。
【００３３】
前記製造中のアルカリ性イオン水のｐＨ値は、貯槽４に設けられているｐＨ測定器４１により連続的に測定される。その信号はｐＨメータ１２に送られて逐次表示されるとともに、ｐＨメータ１２からコントローラ１１１に入力され、レベルが比較判断される。いま、ｐＨメータ１２における設定値がたとえばｐＨ１２．５である場合には、このｐＨ値に達したことが判断されるまで貯槽４と前記第１ないし第３の電解槽２Ａ，２Ｂ，２Ｃのカソード室２ｃ間でアルカリ性イオン水は繰り返し循環され、その間電解電圧が繰り返し印加される操作が継続される。
また、製造中における電解液槽３の電解液の量は、電解液槽３のレベルスイッチ３１により常時検出され、この信号がコントローラ１１１に入力されることにより、適正か否かが判断される。電解液の量が所定の量以下となったときには、循環ポンプＰ１の作動、電解電流の供給が停止される。
【００３４】
同時に、製造中における各電解槽２Ａ，２Ｂ，２Ｃの温度は温度センサー２１により逐次検出されてコントローラ１１１に入力され、あらかじめ設定した温度と比較される。設定温度がたとえば６０℃であるとすると、温度センサー２１により検出された温度が６０℃温度以下であれば、運転が持続され、６０℃を越える温度となったときには電解電流の供給が停止される。
本発明においては、第１の電解槽２Ａのカソード室２ｃで生成されたアルカリ性イオン水そのものを第２の電解槽２Ｂのカソード室２ｃに供給して電解電圧を印加し、さらに第２の電解槽２Ｂで生成されたアルカリ性イオン水そのものを第３の電解槽２Ｃのカソード室２ｃに供給して電解電圧を印加する。このため、アルカリ性イオン水は効率よくカチオンが蓄積されてｐＨ値が上昇する。
【００３５】
これが希望する設定ｐＨ値たとえばｐＨ１２．５にし、その信号がｐＨ測定器４１からｐＨメータ１２およびコントローラ１１１に入力されると、コントローラ１１１から信号が送出され、循環ポンプＰ２の駆動が停止され、電解電流の供給も停止され、かつ供給配管部７０の開閉弁７０２が閉弁される。
循環ポンプＰ２の駆動停止により、アルカリ性イオン水の循環が停止されるため、所定量生成された高いｐＨ値のアルカリ性イオン水は、貯槽４に貯水される。また、各電解槽２Ａ，２Ｂ，２Ｃのアノード室への水道水の供給も停止され、電極による電気分解も停止される。
【００３６】
以上の状態が確認されると、コントローラ１１１からの信号により、採水ポンプＰ３が駆動する。それにより、貯槽４に貯水されている高ｐＨ値のアルカリ性イオン水は、取出し系９を通って外部に取り出される。この取出し量はフロートスイッチ４０で検出され、所望量の取出しによりフロートスイッチ４０がオフとなると、コントローラ１１１からの信号で採水手段９００の駆動が停止される。これに続いて、補給弁５１が開弁し、それにより、純水製造装置から純水が貯槽４に補給される。そして、フロートスイッチ４０がオンになると、補給弁５１がオフとされ、これで貯槽４には純水で稀釈されたアルカリ性イオン水（循環用貯槽４からアルカリ性イオン水の全量を取り出した場合には純水）が定量蓄えられる。
そして、この状態になると最初のステップに戻り、再びアルカリ性イオン水の製造が開始される。以後、前記工程が繰返されることにより自動的に強アルカリ性のイオン水が間欠的に、また酸性水が連続的に製造される。
【００３７】
本発明においては、アルカリ性イオン水の貯槽４と循環ポンプＰ２を使用して、生成アルカリ性イオン水を第１の電解槽２Ａないし第３の電解槽２Ｃのカソード室２ｃに循環供給しつつ、それぞれ電解電圧を印加する。したがって、電解時間を任意に調整するだけで、ｐＨ値が１２．０を越え酸化還元電位が−８００ｍＶを越えるような非常に高いアルカリ性イオン水をごく短時間で製造することができる。
また、貯槽４に蓄えた定量のアルカリ性イオン水を循環してカチオンを蓄積し高ｐＨ化するため、電解液の濃度変化、液温変化に基づく電解電流の変化の影響を受けず、したがって、ｐＨ値のバラツキの少ない精度のよいアルカリ性イオン水を製造することができる。
【００３８】
本発明においては、純水を使用しても、それは貯槽４にのみ供給され、酸性水が生成されるアノード室側には純水でなく工業用水、水道水、井戸水など安価な水を供給すればよいので経済的である。
また、希望するｐＨ値のアルカリ性イオン水の取出し後、その減量した分の原料水を貯槽４に補給し、常に定量の生成アルカリ性イオン水を循環ポンプＰ２により貯槽４と第１ないし第３の電解槽２Ａ，２Ｂ，２Ｃの各カソード室２ｃとの間で循環させることから、電解槽は小型、低容量なもので足りる。したがって、付帯する電解液槽３もコンパクトなものでよくなり、比較的コンパクトな装置でアルカリ性イオン水を多量に製造することができる。
本発明により製造されるアルカリ性イオン水は、ｐＨ１２．０を越える高いｐＨ値を有しているため、除菌効果に加えてすぐれた洗浄効果が得られ、同時に連続生成される酸性水もｐＨ２．７以下の酸性水であるため、電解によって生ずる次亜塩素酸の効果により殺菌、消毒、消臭の各作用が発揮される。
【００３９】
図示するものはあくまでも本発明のいくつかの例であり、これに限定されるものでないことはもとよりである。
第１態様において電解槽の数は３基であるが、２基でもよいし、あるいは４基以上でもよい。第２態様において、電解槽の数は２基であるが、３基以上でもよい。
第１態様において、アルカリ性イオン水の原料水補給系５として純水製造装置を使用した場合、酸性水製造用原料水の供給系７と独立した配管としてもよい。
原料水補給系５は外部の純水製造装置で別途製造した純水を充填したタンク型ないしボンベ型の純水貯槽を用いることもできる。この場合には、該純水貯槽を重力落下式かあるいはポンプ類を使用してアルカリ性イオン水の循環用貯槽４に供給すればよい。
本発明においては、前述のようにアルカリ性イオン水製造のための原料水として水道水を使用することもできる。この場合には、電解槽２Ａ，２Ｂ，２Ｃに対する酸性水製造用の原料水の供給系７から分岐し、そのまま補給弁を介して貯槽４に導けばよい。
【００４０】
次に本発明により電解イオン水を製造した具体例を示す。
実施例１
電解槽を３基直列に順次接続して図１に示す多段システムとし、このシステムを用いてアルカリ性イオン水の製造を行なった。
第１ないし第３の電解槽としては、中央に容量６０ｍlの電解液室を、左右に容量７５ｍlずつのアノード室２ａとカソード室２ｃを有する３槽式のものを使用した。電解液槽は容量１０lの塩化ビニール製の容器を使用した。アルカリ性イオン水の貯槽は容量３０lの塩化ビニール製の容器を使用した。純水製造手段は、イオン交換樹脂を装填した樹脂容量５l、純水製造能力９５０l／Ｃの純水製造装置を使用した。
【００４１】
電解液循環ポンプは毎分吐出量６lのマグネットポンプを使用し、アルカリ性イオン水循環ポンプは毎分吐出量６lのマグネットポンプを使用し、アルカリ性イオン水の採水ポンプは毎分吐出量１０lのマグネットポンプを使用した。
製造に先立って、電解液槽に８lの２０％塩化ナトリウム溶液を収容し、貯槽に純水製造装置で作った２０lの純水を収容した。
【００４２】
製造時には、循環ポンプを駆動して貯槽から純水（以後は生成アルカリ性イオン水）を１l／分の流速で第１の電解槽から第３の電解槽の各カソード室に順次循環供給しながら、第１の電解槽から第３の電解槽の各アノード室に水道水を０．５l／分の流速で供給し、かつまた、電解液循環ポンプを駆動して電解液槽から２０％塩化ナトリウム溶液を１l／分の流速で第１の電解槽から第３の電解槽の各電解液室に順次供給した。そして、それぞれの電解槽のカソード電極とアノード電極の間に１２Ｖの電解電圧を印加した。
【００４３】
連続１時間電圧印加して得られたアルカリ性イオン水はｐＨ１２．３、酸化還元電位は−８５０ｍＶであった。各アノード室から取り出された酸性水は３０l従って合計９０lで、おのおのｐＨ２．６であった。前記ｐＨ１２．３のアルカリイオン水を第１イオン水と称す。
また、連続１.７時間電圧印加して得られたアルカリ性イオン水はｐＨ１２．５、酸化還元電位は−９３０ｍＶであった。各アノード室から取り出された酸性水は５１l（合計１５３l）で、ｐＨ２．６であった。ｐＨ１２．５のアルカリイオン水を第１イオン水と称す。以上の結果から、短時間でｐＨ１２．０を越える強アルカリ性イオン水を製造できることがわかる。
電圧印加時間を連続０．５時間としたところ、得られたアルカリ性イオン水（これを比較イオン水と称する）は、ｐＨ１２．０、酸化還元電位は−６２０ｍＶであった。
【００４４】
なお、前記装置を使用して、よりｐＨ値の高いアルカリ性イオン水を製造してみた。前記条件において、連続６時間の電圧印加を行なった結果、ｐＨ１３．４、酸化還元電位−１２００ｍＶの超アルカリ性イオン水が得られた。
【００４５】
次に製造されたアルカリ性イオン水の性能試験を行なった。
〔洗浄試験結果〕
冷延鋼板（ＳＰＣＣ−ＳＤ）、１５０ｍｍ×７０ｍｍ×０．８ｍｍの試験片に防錆油（成分動植物系の油）を刷毛塗りで塗布し、温度２５℃、湿度５０％の室内に放置した。２４時間後、試験片を水平に保ちながら、第２イオン水（ｐＨ１２．５）と従来イオン水（ｐＨ１１．５）を５分間スプレーし、試験片からの油の除去率から洗浄力を判定した。
その結果、第２イオン水の場合、油の除去率は１００％、従来イオン水の油の除去率は５０％であった。
【００４６】
〔除菌試験結果〕
１）大腸菌について
第２イオン水と比較イオン水を検体（試験液）として使用し、大腸菌の菌液を添加し、経時的に試験液の生菌数を測定した。
試験菌は、Escherichia coil ATCC 43895(大腸菌，血清型Ｏ１５７：Ｈ７，ベロ毒素ＩおよびＩＩ型産生株）を使用した。
菌液としては、肉エキスを０．２％添加した普通ブイヨン培地で３５℃、１０〜２４時間培養した試験菌の培養液を使用した。
試験操作は、検体１０ｍlに菌液を１ｍl加えて混合した。２０℃で３０秒、１分間および５分間作用させた後、これら各々の１ｍlをＳＣＤＬＰ培地 ９ｍlにそれぞれ添加し、生菌数を測定した。生菌数はＳＣＤＬＰＡ培地を用いた寒天平板培養法（３５℃、４８時間培養）により測定した。なお、対照として滅菌精製水についても同様に試験した。作用時間は５分間とした。
その結果を下記表１に示す。
【００４７】
【表１】
0004021083.tif 000002
【００４８】
この表１から本発明のアルカリ性イオン水は極めて除菌効果が高いことがわかる。また、ｐＨ１２．０の比較イオン水は除菌効果が乏しく、このことから、ｐＨ１１．５の従来イオン水はさらに除菌効果が劣ることが明確である。
【００４９】
２）緑膿菌、サルモネラ菌、黄色ブドウ球菌について
第１イオン水、第２イオン水および比較イオン水を検体（試験液）として使用し、緑膿菌、サルモネラ菌、黄色ブドウ球菌の菌液を添加し、２０℃で保存し、経時的に試験液の生菌数を測定した。
試験菌は、Pseudomonas aerugininosa  IFO 13275(緑膿菌)、Salmonellaenteritidis IFO 3313(サルモネラ菌)、Staphylococcus aureus IFO 12732(黄色ブドウ球菌)を使用した。
菌液としては、試験菌を肉エキスを０．２％添加した普通ブイヨン培地に接種し、３５℃、１０〜２４時間培養して得られた培養液を使用した。
試験操作は、検体１０ｍlに菌液を１ｍl加えて混合した。２０℃で保存した。次に、３０秒、５分間および１５分間作用させた後、これら各々の１ｍlをＳＣＤＬＰ培地９ｍlにそれぞれ添加し、生菌数を測定した。生菌数は、ＳＣＤＬＰＡ培地を用いた混釈平板培養法（３５℃、４８時間培養）により生菌数を測定した。なお、対照として滅菌精製水についても同様に試験した。作用時間は１５分間とした。
その結果を表２に示す。
【００５０】
【表２】
0004021083.tif 000003
【００５１】
この表２から、第１イオン水及び第２イオン水の除菌効果が高く、これに対して、比較イオン水は除菌効果が低いことがわかる。従来イオン水は、比較イオン水よりもｐＨ値が低いので、さらに除菌効果が劣ることは明確である。
【００５２】
実施例２
電解槽を２基使用し、図２のシステムを作って電解イオン水を製造した。
各電解槽は、片方に容量１００ｍlのアノード室を、他方に容量１０５ｍlのカソード室を有する２槽式のものを使用した。電解液槽は容量１０lの塩化ビニール製の容器を使用した。アルカリ性イオン水の貯槽は容量３０lの塩化ビニール製の容器を使用した。電解液補給ポンプは毎分吐出量３．２ｍlのダイヤフラムポンプを使用し、アルカリ性イオン水の循環ポンプは毎分吐出量６lのマグネットポンプを使用し、アルカリ性イオン水の採水ポンプは毎分吐出量１０lのマグネットポンプを使用した。
製造に先立って、電解液槽に８lの２０％塩化ナトリウム溶液を収容し、循環用貯槽には、０．１３％塩化ナトリウム溶液を収容した。
【００５３】
製造時には、循環ポンプを駆動して貯槽から前記電解液（以後は生成アルカリ性イオン水）を１l／分の流速で第１電解槽と第２電解槽の各カソード室に順次循環供給しながら、第１電解槽と第２電解槽の各アノード室に電解液補給ポンプにより毎分３．２ｍlの２０％塩化ナトリウム溶液を添加した水道水を０．５l／分の流速で供給した。そして、第１電解槽と第２電解槽の各カソード電極とアノード電極の間に３０Ｖの電解電圧を印加した。
その結果、連続６．５時間電圧印加して得られたアルカリ性イオン水はｐＨ１２．３、酸化還元電位は−８５０ｍＶであった。各アノード室から取り出された酸性水は１９５l（合計３９０l）で、ｐＨ２．６であった。また、連続１０時間電圧印加して得られたアルカリ性イオン水はｐＨ１２．５、酸化還元電位は−９３０ｍＶであった。各アノード室から取り出された酸性水は３００l（合計６００l）で、ｐＨ２．６であった。
以上の結果から、比較的短時間でｐＨ１２．０を越える強アルカリ性イオン水を製造できることがわかる。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明した本発明の請求項１，２によれば、カソード室で生成したアルカリ性イオン水を電解液として使用し、カソード室に再び供給して電解する操作を反復する循環電解方式であるため、低電圧、低電流の条件でも、電解電圧の印加時間を調整することにより、ｐＨが１２．０を大きく越える強アルカリ性イオン水を安定して製造することができ、しかも、電解槽を複数基直列に使用し、カソード室で生成されたアルカリ性イオン水のカソード室への供給は、最上流の電解槽のカソード室から取り出されたアルカリ性イオン水を下流の電解槽のカソード室に順次供給し、最下流の電解槽のカソード室から取り出したアルカリ性イオン水を電解槽の外部に設けた貯槽に収容しつつポンプによって最上流の電解槽のカソード室に送りこむ循環系により行われるので、効率よく、短時間で高いｐＨ値のアルカリ性イオン水を製造することができるというすぐれた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による電解イオン水の製造方法の第１態様を概略的に示す説明図である。
【図２】本発明による電解イオン水の製造方法と装置の第２態様を概略的に示す説明図である。
【図３】本発明における制御系を示す説明図である。
【符号の説明】
２Ａ，２Ｂ，２Ｃ  電解槽
２ａ  アノード室
２ｂ  中間室
２ｃ  カソード室
２ｄ，２ｄ’  隔膜
２ｇ  隔膜
３  電解液槽
４  貯槽
５  補給系
６  電解液供給系
６ａ  循環系
７  酸性水製造用の原料水の供給系
８ａ  アルカリイオン水の循環系
【図１】
0004021083.tif 000004
【図２】
0004021083.tif 000005
【図３】
0004021083.tif 000006