JP2002336856A - 電解水製造装置、及び電解水の製造方法 - Google Patents
電解水製造装置、及び電解水の製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 簡単な装置で、水道水等を電解して陰極側電
解水を得る。 【解決手段】 内部に陽極２０を備えると共に少なくと
もその一部を隔膜１８で形成した閉鎖陽極室１６と前記
陽極室の外部に設けた陰極２４とを有する電極部２と、
前記電極部に直流電力を供給する電源部４とからなる電
解水製造装置１００の陽極室１６に０．０１〜２Ｍの電
解質水溶液を満たすと共に、前記電解水製造装置を０．
００１〜０．０１Ｍの電解質水溶液に浸漬し、前記陽極
及び陰極間に電力を供給して電気分解する。
解水を得る。 【解決手段】 内部に陽極２０を備えると共に少なくと
もその一部を隔膜１８で形成した閉鎖陽極室１６と前記
陽極室の外部に設けた陰極２４とを有する電極部２と、
前記電極部に直流電力を供給する電源部４とからなる電
解水製造装置１００の陽極室１６に０．０１〜２Ｍの電
解質水溶液を満たすと共に、前記電解水製造装置を０．
００１〜０．０１Ｍの電解質水溶液に浸漬し、前記陽極
及び陰極間に電力を供給して電気分解する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電解水を製造する
電解水製造装置、及びそれを用いる電解水の製造方法に
関する。上記電解水は飲用、殺菌用、消毒用、アストリ
ンゼン用等に使用できる。
電解水製造装置、及びそれを用いる電解水の製造方法に
関する。上記電解水は飲用、殺菌用、消毒用、アストリ
ンゼン用等に使用できる。
【０００２】
【従来の技術】水の電気分解（電解）は、水の特性を変
化させたり、新たに化学物質を生成させたり、陽極側及
び陰極側にそれぞれ異なった電解生成物を生じさせる電
気化学現象の一つであり、定量的に取扱うことが出来る
ことから、工業的にも種々の分野で利用されている。
化させたり、新たに化学物質を生成させたり、陽極側及
び陰極側にそれぞれ異なった電解生成物を生じさせる電
気化学現象の一つであり、定量的に取扱うことが出来る
ことから、工業的にも種々の分野で利用されている。
【０００３】また、水の電解により得られる陰極側電解
水は飲用に用いられ、陽極側電解水はアストリンゼン等
に用いられている。
水は飲用に用いられ、陽極側電解水はアストリンゼン等
に用いられている。
【０００４】近年、水道水を直接電解し、陰極側電解水
を連続的に取出す技術が確立され、一般家庭用として広
く利用されており、この技術を利用する電解水製造装置
も一般に市販されている。
を連続的に取出す技術が確立され、一般家庭用として広
く利用されており、この技術を利用する電解水製造装置
も一般に市販されている。
【０００５】この装置においては、予め活性炭等の吸着
媒体を用いるフィルターを通して水道水が精製された
後、電解槽に連続的に供給され、連続的に電解水が製造
される。電解水製造能力を高めるため、通常電解槽は並
列に配置した複数の電解室で構成され、各電解室内にお
いては隔膜を用いて陰極と陽極とが分離されている。
媒体を用いるフィルターを通して水道水が精製された
後、電解槽に連続的に供給され、連続的に電解水が製造
される。電解水製造能力を高めるため、通常電解槽は並
列に配置した複数の電解室で構成され、各電解室内にお
いては隔膜を用いて陰極と陽極とが分離されている。
【０００６】連続的な電解水製造装置のうち、特殊なも
のとして隔膜が存在しないものがある。この電解水製造
装置の電解室内においては、電解質水溶液は電極に沿っ
て層流を形成するように流され、陰極側電解水と、陽極
側電解水とが混合しないように設計されている。
のとして隔膜が存在しないものがある。この電解水製造
装置の電解室内においては、電解質水溶液は電極に沿っ
て層流を形成するように流され、陰極側電解水と、陽極
側電解水とが混合しないように設計されている。
【０００７】また、陽極室と、陰極室を具備したバッチ
式の電解水製造装置も広く知られている。
式の電解水製造装置も広く知られている。
【０００８】近年、これら電解水製造装置に塩化ナトリ
ウム等の電解質を電解助剤として添加し、強力に電解す
ることにより生成する陽極側電解水を殺菌や消毒に応用
する技術の開発も進んでいる。
ウム等の電解質を電解助剤として添加し、強力に電解す
ることにより生成する陽極側電解水を殺菌や消毒に応用
する技術の開発も進んでいる。
【０００９】これらの技術はすべて電解水製造装置内に
生成された陽極側電解水や、陰極側電解水を利用するも
のである。
生成された陽極側電解水や、陰極側電解水を利用するも
のである。
【００１０】上記電解水製造装置においては、装置が大
がかりであったり、高価であったりし、必ずしも個人の
需要には十分対応していない場合がある。
がかりであったり、高価であったりし、必ずしも個人の
需要には十分対応していない場合がある。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】本発明者は、上記事情
に鑑み電解水製造装置について種々検討しているうち
に、陽イオンが透過する隔膜で陰極側と分離した閉鎖型
陽極室を設けて、この陽極室内に高濃度の電解質水溶液
を満たすことにより、水道水等を直接電解して簡単に電
解水が製造でき、更に、電解質の種類を選択することに
より、所望のミネラルを補充した電解水を製造できるこ
とを知得し本発明を完成するに至った。
に鑑み電解水製造装置について種々検討しているうち
に、陽イオンが透過する隔膜で陰極側と分離した閉鎖型
陽極室を設けて、この陽極室内に高濃度の電解質水溶液
を満たすことにより、水道水等を直接電解して簡単に電
解水が製造でき、更に、電解質の種類を選択することに
より、所望のミネラルを補充した電解水を製造できるこ
とを知得し本発明を完成するに至った。
【００１２】従って、本発明の目的とするところは、簡
単に電解水が製造できると共に、所望のミネラルを補充
することの出来る、安価な電解水製造装置、及び電解水
の製造方法を提供することにある。
単に電解水が製造できると共に、所望のミネラルを補充
することの出来る、安価な電解水製造装置、及び電解水
の製造方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は以下に記載するものである。
の本発明は以下に記載するものである。
【００１４】〔１〕 内部に陽極を備えると共に少なく
ともその一部を隔膜で形成した閉鎖陽極室と前記陽極室
の外部に設けた陰極とを有する電極部と、前記電極部に
直流電力を供給する電源部とからなることを特徴とする
電解水製造装置。
ともその一部を隔膜で形成した閉鎖陽極室と前記陽極室
の外部に設けた陰極とを有する電極部と、前記電極部に
直流電力を供給する電源部とからなることを特徴とする
電解水製造装置。
【００１５】〔２〕 隔膜が、非荷電性中性膜または陽
イオン交換膜である〔１〕に記載の電解水製造装置。
イオン交換膜である〔１〕に記載の電解水製造装置。
【００１６】〔３〕 電源部が電解電流の制御機構を有
する〔１〕に記載の電解水製造装置。
する〔１〕に記載の電解水製造装置。
【００１７】〔４〕 内部に陽極を備えると共に少なく
ともその一部を隔膜で形成した閉鎖陽極室と前記陽極室
の外部に設けた陰極とを有する電極部と、前記電極部に
直流電力を供給する電源部とからなる電解水製造装置の
陽極室に０．０１〜２．０Ｍの電解質水溶液を満たすと
共に、前記電解水製造装置を０．００１〜０．０１Ｍの
電解質水溶液に浸漬し、前記陽極及び陰極間に電力を供
給して電気分解することを特徴とする電解水の製造方
法。
ともその一部を隔膜で形成した閉鎖陽極室と前記陽極室
の外部に設けた陰極とを有する電極部と、前記電極部に
直流電力を供給する電源部とからなる電解水製造装置の
陽極室に０．０１〜２．０Ｍの電解質水溶液を満たすと
共に、前記電解水製造装置を０．００１〜０．０１Ｍの
電解質水溶液に浸漬し、前記陽極及び陰極間に電力を供
給して電気分解することを特徴とする電解水の製造方
法。
【００１８】〔５〕 陽極室に満たす電解質水溶液の電
解質が、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシ
ウム、亜鉛の、塩酸塩、炭酸水素塩、硫酸塩、またはク
エン酸塩の何れか１または２以上である〔４〕に記載の
電解水の製造方法。
解質が、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシ
ウム、亜鉛の、塩酸塩、炭酸水素塩、硫酸塩、またはク
エン酸塩の何れか１または２以上である〔４〕に記載の
電解水の製造方法。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明を詳
細に説明する。
細に説明する。
【００２０】図１は、本発明の電解水製造装置の構成の
一例を示すものである。図１中、１００は電解水製造装
置で、電極部２と、電源部４とを主構成とする。
一例を示すものである。図１中、１００は電解水製造装
置で、電極部２と、電源部４とを主構成とする。
【００２１】電極部２において、６は内部中空の直方体
状ケーシングで、プラスチック、セラミック、ガラス等
の絶縁体で形成してある。前記ケーシングの各側壁８に
は、比較的低濃度の電解質水溶液（不図示）通過用窓１
０が複数（本例においては３個）形成してある。
状ケーシングで、プラスチック、セラミック、ガラス等
の絶縁体で形成してある。前記ケーシングの各側壁８に
は、比較的低濃度の電解質水溶液（不図示）通過用窓１
０が複数（本例においては３個）形成してある。
【００２２】前記ケーシング６内の上部壁１２から下部
壁１４にかけて仕切壁１５を形成し、これにより陽極室
１６を形成してある。また前記仕切壁１５は切り欠かれ
ており、その切り欠き部に隔膜１８を液密に張設してあ
る。これにより、陽極室１６内と、外部とは、液密性が
保たれている。
壁１４にかけて仕切壁１５を形成し、これにより陽極室
１６を形成してある。また前記仕切壁１５は切り欠かれ
ており、その切り欠き部に隔膜１８を液密に張設してあ
る。これにより、陽極室１６内と、外部とは、液密性が
保たれている。
【００２３】隔膜としては、商品名ゴアテックス、フレ
ミオン等の無電荷多孔性隔膜、陽イオン交換膜等が好ま
しい。
ミオン等の無電荷多孔性隔膜、陽イオン交換膜等が好ま
しい。
【００２４】前記陽極室１６内には、上部壁１２を貫通
して、平板状の陽極２０を挿入してある。そして、前記
陽極２０と隔膜１８とは平行に対向している。
して、平板状の陽極２０を挿入してある。そして、前記
陽極２０と隔膜１８とは平行に対向している。
【００２５】なお、２２は上部壁１２に形成した陽極側
電解質水溶液注入孔である。
電解質水溶液注入孔である。
【００２６】２４は平板状の陰極で、前記上部壁１２を
貫通して陽極室１６の外部のケーシング６内に挿入して
ある。そして、前記陰極２４は、隔膜１８と平行に対向
している。
貫通して陽極室１６の外部のケーシング６内に挿入して
ある。そして、前記陰極２４は、隔膜１８と平行に対向
している。
【００２７】前記陽極２０及び陰極２４はそれぞれ配線
２６、２８を介して電源部４と接続しており、この電源
部４から各電極に電解電流値や電解時間を制御した電力
を供給するものである。電力は、電池から供給しても、
交流電源を整流して供給するようにしても良い。なお、
３０は電解電流値、電解時間等を設定する電解制御部で
ある。
２６、２８を介して電源部４と接続しており、この電源
部４から各電極に電解電流値や電解時間を制御した電力
を供給するものである。電力は、電池から供給しても、
交流電源を整流して供給するようにしても良い。なお、
３０は電解電流値、電解時間等を設定する電解制御部で
ある。
【００２８】次ぎに、図２を参照しながら、上記電解水
製造装置１００を用いて電解水を製造する場合に付き説
明する。
製造装置１００を用いて電解水を製造する場合に付き説
明する。
【００２９】図２中、５０は水槽で、内部に比較的低濃
度の電解質を含む水５２を満たしてある。この水は、例
えば水道水、井水、雨水等の、人体に無害のものが好ま
しい。これらの水には通常ナトリウム、カリウム等のア
ルカリ金属イオン、カルシウムイオン、鉄イオン、アル
ミニウムイオン、亜鉛イオン、塩素イオン、炭酸イオ
ン、硫酸イオン等の各種のイオンが比較的低濃度で含ま
れている。この水に含まれる電解質濃度は、０．０５Ｍ
以下が好ましく、０．００１〜０．０３Ｍがより好まし
い。この程度のイオン濃度は、通常の水道水等に含まれ
ている範囲のものである。従って、特に電解質を添加す
ることなく水道水等をそのまま使用できる。
度の電解質を含む水５２を満たしてある。この水は、例
えば水道水、井水、雨水等の、人体に無害のものが好ま
しい。これらの水には通常ナトリウム、カリウム等のア
ルカリ金属イオン、カルシウムイオン、鉄イオン、アル
ミニウムイオン、亜鉛イオン、塩素イオン、炭酸イオ
ン、硫酸イオン等の各種のイオンが比較的低濃度で含ま
れている。この水に含まれる電解質濃度は、０．０５Ｍ
以下が好ましく、０．００１〜０．０３Ｍがより好まし
い。この程度のイオン濃度は、通常の水道水等に含まれ
ている範囲のものである。従って、特に電解質を添加す
ることなく水道水等をそのまま使用できる。
【００３０】本発明においては、前記水槽中の水５２中
に、前記電極部２の下部を浸漬するものである。
に、前記電極部２の下部を浸漬するものである。
【００３１】次ぎに、図１に示すように、前記電極部２
の上部壁１２に形成した陽極側電解質水溶液注入孔２２
から、陽極室１６に比較的電解質濃度の高い電解質水溶
液（不図示）を注入する。
の上部壁１２に形成した陽極側電解質水溶液注入孔２２
から、陽極室１６に比較的電解質濃度の高い電解質水溶
液（不図示）を注入する。
【００３２】この比較的電解質濃度の高い電解質水溶液
中の電解質としては、塩化ナトリウム、塩化カリウム等
の１−１価電解質、塩化カルシウム、塩化マグネシウム
等の２−１価電解質が好ましい。更に、ミネラルとして
亜鉛、セレニューム等を加えることも出来る。ミネラル
の濃度としては、０．００５〜０．０１Ｍが好ましい。
中の電解質としては、塩化ナトリウム、塩化カリウム等
の１−１価電解質、塩化カルシウム、塩化マグネシウム
等の２−１価電解質が好ましい。更に、ミネラルとして
亜鉛、セレニューム等を加えることも出来る。ミネラル
の濃度としては、０．００５〜０．０１Ｍが好ましい。
【００３３】電解質濃度としては各イオンの合計濃度
で、０．０１〜２Ｍが好ましく、特に０．５〜２．０Ｍ
が好ましい。
で、０．０１〜２Ｍが好ましく、特に０．５〜２．０Ｍ
が好ましい。
【００３４】その後、電源部４から、各電極２０、２４
に電解条件を制御した直流電力を電解制御部３０から供
給する。これにより、陰極側にある電解質イオンのうち
陰イオンは陽極側に移動し、陽イオンは陰極側に移動す
る。一方、陽極室内の陽イオンは隔膜を透過して陰極側
に移動し、陰イオンは陽極側に移動する。
に電解条件を制御した直流電力を電解制御部３０から供
給する。これにより、陰極側にある電解質イオンのうち
陰イオンは陽極側に移動し、陽イオンは陰極側に移動す
る。一方、陽極室内の陽イオンは隔膜を透過して陰極側
に移動し、陰イオンは陽極側に移動する。
【００３５】従って、陰極では次の反応が起きる。
【００３６】
【化１】 ２Ｈ2Ｏ＋２ｅ → ２ＯＨ-＋Ｈ2 （１） Ｍ+＋ＯＨ- → ＭＯＨ （２） 陽極側では次の反応が起きる。
【００３７】
【化２】 ２Ｈ2Ｏ → ４Ｈ+＋Ｏ2＋４ｅ （３） Ｈ+＋Ｘ- → ＨＸ （４） ここで、Ｍはアルカリ金属等の陽イオンを、Ｘはハロゲ
ンイオン、炭酸イオン、硫酸イオン等の陰イオンを示
す。
ンイオン、炭酸イオン、硫酸イオン等の陰イオンを示
す。
【００３８】陰極側では、上記式で示すようにｐＨが高
くなり、陽極側ではｐＨが低くなる。
くなり、陽極側ではｐＨが低くなる。
【００３９】従って、上記のようにして電解を行うこと
により、陰極側電解水を簡単に得ることができる。
により、陰極側電解水を簡単に得ることができる。
【００４０】本発明によれば、このように、陽極側電解
質溶液を陰極側と隔離した状態で電解でき、バッチ式で
電解しているにもかかわらず両極で生成する電解水が互
いに混じり合うことがない。
質溶液を陰極側と隔離した状態で電解でき、バッチ式で
電解しているにもかかわらず両極で生成する電解水が互
いに混じり合うことがない。
【００４１】上記電極部においては、隔膜を陽極室の１
壁に張設したがこれに限られず、複数の壁にそれぞれ隔
膜を張設するようにしてもよい。また、ケーシング、陽
極室を直方体状に形成したがこれに限られず円筒状、多
角筒状等、任意の形状にしても良い。更に電極、隔膜の
形状も特に制限はないものである。
壁に張設したがこれに限られず、複数の壁にそれぞれ隔
膜を張設するようにしてもよい。また、ケーシング、陽
極室を直方体状に形成したがこれに限られず円筒状、多
角筒状等、任意の形状にしても良い。更に電極、隔膜の
形状も特に制限はないものである。
【００４２】以下、実施例により本発明を更に具体的に
説明する。
説明する。
【００４３】
【実施例】実施例１ 図１、２に示す電解水製造装置を用いて電解水を製造し
た。陽極室の大きさは１０ｘ５ｘ４ｃｍで、隔膜、陰
極、陽極の大きさは１０ｘ５ｃｍであった。陰極、陽極
の材料は白金で、隔膜は（株）旭硝子社製、製品名アル
サンセップの陽イオン交換樹脂であった。
た。陽極室の大きさは１０ｘ５ｘ４ｃｍで、隔膜、陰
極、陽極の大きさは１０ｘ５ｃｍであった。陰極、陽極
の材料は白金で、隔膜は（株）旭硝子社製、製品名アル
サンセップの陽イオン交換樹脂であった。
【００４４】陽極室に０．１Ｍの塩化ナトリウム水溶液
を２００ｍｌ入れた電極部２を２ｍＭの塩化ナトリウム
を含む水溶液１ｌ（原水）中に浸漬し、電流値０．３１
Ａ、電圧８Ｖで３０秒間電解した。得られた陰極側電解
水のｐＨ、酸化還元電位（ＯＲＰ）、溶存酸素量（Ｄ
Ｏ）を表１に示した。
を２００ｍｌ入れた電極部２を２ｍＭの塩化ナトリウム
を含む水溶液１ｌ（原水）中に浸漬し、電流値０．３１
Ａ、電圧８Ｖで３０秒間電解した。得られた陰極側電解
水のｐＨ、酸化還元電位（ＯＲＰ）、溶存酸素量（Ｄ
Ｏ）を表１に示した。
【００４５】
【表１】 実施例２ 実施例１と同一装置を用いて、電解時間を１分間にした
以外は同様に操作して陰極側電解水を得た。その性状を
表２に示した。
以外は同様に操作して陰極側電解水を得た。その性状を
表２に示した。
【００４６】
【表２】 実施例３ 実施例１と同一装置を用いて、電解時間を２分間にした
以外は同様に操作して陰極側電解水を得た。その性状を
表３に示した。
以外は同様に操作して陰極側電解水を得た。その性状を
表３に示した。
【００４７】
【表３】 なお、図３に上記実施例で得られた電解時間と陰極側電
解水のＯＲＰとの関係を示すグラフを、図４に電解時間
と陰極側電解水のｐＨとの関係を示すグラフを示した。
解水のＯＲＰとの関係を示すグラフを、図４に電解時間
と陰極側電解水のｐＨとの関係を示すグラフを示した。
【００４８】
【発明の効果】本発明の電解水製造装置は、従来の流通
式電解水製造装置と比較して構造が簡単であるので、安
価に製造でき、このため広く普及させることが出来る。
陰極側電解質水溶液は特に調製する必要が無く、水道水
やボトル詰めされたミネラルウォーター等がそのまま使
用できるので、いつでも、簡便に電解水を製造できる。
また、陽極側電解質水溶液の陽イオンを適宜選択するこ
とにより、必要なミネラルの補給が出来る。
式電解水製造装置と比較して構造が簡単であるので、安
価に製造でき、このため広く普及させることが出来る。
陰極側電解質水溶液は特に調製する必要が無く、水道水
やボトル詰めされたミネラルウォーター等がそのまま使
用できるので、いつでも、簡便に電解水を製造できる。
また、陽極側電解質水溶液の陽イオンを適宜選択するこ
とにより、必要なミネラルの補給が出来る。
【００４９】更に、陽極側電解質水溶液に塩素イオンを
含むものを使用することにより陽極側電解水として次亜
塩素酸化合物を生成させることが出来るので、副生物と
してこれを殺菌、消毒用に使用することが出きる等の特
長を有する。
含むものを使用することにより陽極側電解水として次亜
塩素酸化合物を生成させることが出来るので、副生物と
してこれを殺菌、消毒用に使用することが出きる等の特
長を有する。
【図１】本発明の電解水製造装置の一例を示す概略構成
図である。
図である。
【図２】本発明電解水製造装置を用いて電解水を製造す
る場合の一例を示す説明図である。
る場合の一例を示す説明図である。
【図３】実施例１〜３において得られた電解時間と陰極
側電解水のＯＲＰとの関係を示すグラフである。
側電解水のＯＲＰとの関係を示すグラフである。
【図４】実施例１〜３において得られた電解時間と陰極
側電解水のｐＨとの関係を示すグラフである。
側電解水のｐＨとの関係を示すグラフである。
２ 電極部 ４ 電源部 ６ ケーシング ８ 側壁 １０ 電解質水溶液通過用窓 １２ 上部壁 １４ 下部壁 １５ 仕切壁 １６ 陽極室 １８ 隔膜 ２０ 陽極 ２２ 陽極側電解質水溶液注入孔 ２４ 陰極 ２６、２８ 配線 ３０ 電解制御部 ５０ 水槽 ５２ 水 １００ 電解水製造装置
Claims (5)
- 【請求項１】 内部に陽極を備えると共に少なくともそ
の一部を隔膜で形成した閉鎖陽極室と前記陽極室の外部
に設けた陰極とを有する電極部と、前記電極部に直流電
力を供給する電源部とからなることを特徴とする電解水
製造装置。 - 【請求項２】 隔膜が、非荷電性中性膜または陽イオン
交換膜である請求項１に記載の電解水製造装置。 - 【請求項３】 電源部が電解電流の制御機構を有する請
求項１に記載の電解水製造装置。 - 【請求項４】 内部に陽極を備えると共に少なくともそ
の一部を隔膜で形成した閉鎖陽極室と前記陽極室の外部
に設けた陰極とを有する電極部と、前記電極部に直流電
力を供給する電源部とからなる電解水製造装置の陽極室
に０．０１〜２．０Ｍの電解質水溶液を満たすと共に、
前記電解水製造装置を０．００１〜０．０１Ｍの電解質
水溶液に浸漬し、前記陽極及び陰極間に電力を供給して
電気分解することを特徴とする電解水の製造方法。 - 【請求項５】 陽極室に満たす電解質水溶液の電解質
が、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウ
ム、亜鉛の、塩酸塩、炭酸水素塩、硫酸塩、またはクエ
ン酸塩の何れか１または２以上である請求項４に記載の
電解水の製造方法。
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