JP3794314B2

JP3794314B2 - Water purification equipment

Info

Publication number: JP3794314B2
Application number: JP2001348397A
Authority: JP
Inventors: 岳見桶田; 啓次郎國本; 浩二岡; 一繁中村; 白井　　滋
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2001-11-14
Filing date: 2001-11-14
Publication date: 2006-07-05
Anticipated expiration: 2021-11-14
Also published as: JP2003145157A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水などの液体に電解質を添加し、電気分解によりアルカリ水を得る水浄化装置に関し、特に電気分解で発生する塩素ガスの発生を抑制可能なアルカリ水を取水する水浄化装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電解方法は、水などの液体に電解質として塩化ナトリウム（以下、食塩とする。）を加え、電気分解によりアルカリ水ならびに酸性水を得ていた。
【０００３】
しかし、食塩は一般家庭で容易に入手できるという利点から、特に一般家庭用の電解装置の電解質として用いられているが、その反面、使用の際に塩素ガスや次亜塩素酸化合物の不快な臭いがする場合がある。
【０００４】
そこで、この臭気対策としては特開平７−１３６６５４号公報に記載されているような構成をとり塩素ガスを除去していた。
【０００５】
この電解装置は図２に示すように、電解水生成装置１は内部に電解槽２を備え、電極３を陰極、電極４を陽極とし、これらの電極の間に隔膜５を配置している。電解槽２には陰極で生成したアルカリ水を排水する流路６と酸性水を排出する流路７とが接続されている。電気分解に用いる食塩水はタンク８に貯蔵しており、流路９で電解槽２と接続されている。また、流路９には、タンク８の食塩水を電解水に送り込むポンプ１０と、電解槽２に送り込む食塩水と水道水を混合する混合手段１１を配置しており、流路１２にある弁１３とポンプ１０の動作を制御装置１４で調節することで電解槽２に送り込む食塩の濃度を調節している。
【０００６】
電解槽２はタンク１５と流路７で接続されており、電解槽２で生成した酸性水１６はタンク１５内で貯蔵されている。そして、タンク１５内の酸性水を使用する場合には、バルブ１７を開くことで、採取可能としている。また、タンク１５内に酸性水を貯蔵することによって、酸性水１６から塩素ガスが発生し、この上側の気相の塩素ガスが混合されている。そのため、タンク１５は塩素ガスを排出するための流路１８と送風機１９が備えられており、塩素ガスの濃度が低い状態で排出していた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来のバッチ式電解装置では、電解中ないし電解後に陽極から発生する塩素ガスが外部に排出される構成では、発生した塩素ガスは希釈させるが、残ってしまうので、一般家庭ならびに、気密性の高い空間や、狭い空間で使用すると、雰囲気中の塩素ガス濃度が高くなり、使用者が不快感を感じやすく、長時間の使用が不可能という課題があった。
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するもので、電解質として塩素イオンを含まない有機電解質を電解質として用い、電気分解で発生する塩素ガスの量を低減と同時に得られるアルカリ水の洗浄性の向上を目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するために、隔膜によって陽極室と陰極室が形成された電解槽と、有機電解質を充填した電解質タンクとを有し、前記電解質タンクに導入された水は電解質と混合して過飽和溶液となり前記陽極室に供給された後、前記電解槽において電気分解することによって陰極室にて生成されるアルカリ水を取水する水浄化装置とする。これによって、液体中に存在する塩素イオンが極端に少なくなりで、電気分解の際に陽極側で発生する塩素ガスの抑制と得られるアルカリ水の洗浄性能を維持することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載の発明は、隔膜によって陽極室と陰極室が形成された電解槽と、有機電解質を充填した電解質タンクとを有し、前記電解質タンクに導入された水は電解質と混合して過飽和溶液となり前記陽極室に供給された後、前記電解槽において電気分解することによって陰極室にて生成されるアルカリ水を取水する水浄化装置とする。これによって、液体中に存在する塩素イオンが極端に少なくなりで、電気分解の際に陽極側で発生する塩素ガスの抑制が可能となる。これと同時に、隔膜を有しているので、陰極側で生成された電解水が陽極側で生成された電解水と混合されないので、陰極側で生成された水酸化物が消費されることが無くなるので、洗浄効果を向上させることがで
きる。
【００１１】
【実施例】
以下、本発明の実施例について電解装置に有機電解質を用いた場合について説明する。
【００１２】
（実施例１）
本実施例では、アルカリ水を採取し、これを洗浄水として用いる電解装置において、ナトリウムまたはカリウムを含有する有機電解質としてグルタミン酸ナトリウムを用いる場合について説明する。
【００１３】
図１は本発明の実施例１における水浄化装置の構成図を示す。図１において、２０は電解槽であり、隔膜２１によって陽極室２２と陰極室２３が形成されており、各々陽極２４および陰極２５が隔膜２１を介して対向に位置されている。電解槽２０の下方には陽極水出口２６と陰極水出口２７が設けられている。そして、電解槽２０の上方には、大気中からの粉塵などの落下物が電解槽２０内に入らないようにするため、蓋２８が設置されており、この蓋２８には電気分解で発生した気体を電解槽２０の外部に排出可能な排出孔２９が設けられている。
【００１４】
有機電解質としては、グルタミン酸ナトリウム３１を用い、これを電解質タンク３２に充填する。この電解質タンク３２には、着脱自在のキャップ３３および電解質床３４を有している。電解質タンク３２には陽極室２２に設けられた給水口３５からパルスポンプ３６によって電解槽２０に入れられた原水が導入路３７を経て電解質タンク３２の上方に送られる。導入された水は電解質と混合して過飽和溶液となり、電解質床３４および給液路３８を通じて電解質供給口３９から電解質溶液が陽極室２２供給される構成となっている。
【００１５】
ここで、給液路３７の電解質供給口３９近傍には陽極室２２の原水の侵入を阻止する方向に逆止弁４０が設けられており、また電解質供給口３９は電解質タンク３２の液面よりも上方位置に設けられている。
【００１６】
陰極水出口２７の下流には吐出手段４１が設けられており、駆動されることで吐出路４２を通じて陰極水が吐出口４３から電解水容器４４に取水される。また陽極水出口２６の下流には排水路４５を通じて陽極水を排出する排水弁４６が設けられている。
【００１７】
４７は操作パネル４８と制御回路４９から成る制御手段であり、電解水容器４４の存在を検知する容器検知手段５０の信号が制御回路４９に入力され、容器検知手段５０によって容器が吐出口４３の対向位置に存在する時のみ電解動作を行うように構成されている。また、パルスポンプからなる給液手段３６の駆動パルスをカウント及び電極２４、２５への通電制御を制御回路４９で行っている。
【００１８】
操作パネル４８には電源スイッチ、電解スイッチ、容器検知手段５０によって電解水容器が存在することを報知する容器セット報知手段とパルスカウンタの累積パルスが所定値に達した時点で電解質補給を報知する電解質補給報知手段を有している（図示せず）。
【００１９】
上記構成において次に動作、作用について説明する。電解前に電解槽２０に所定水位まで原水を入れる。次に、操作パネル４８の電源スイッチを投入し、電解スイッチを投入することで電解動作が開始される。なお、この時電解水容器４４が所定位置にセットされていれば操作パネル４８の容器セット報知手段が点灯し、電解動作が開始される。電解水容器４４が吐出口４３に対向する位置に載置されていない場合は容器検知手段５０によって検出され、電解動作に移行しない。これにより誤って容器外に電解水を吐出することがなくなる。
【００２０】
電解動作について説明する。電解スイッチが投入されると、まず給塩手段３６が所定時間だけ駆動され、陽極室２２の原水が導入路３７を経て電解質タンク３２に送られる。電解質タンク３２は水密状態に構成されており、原水が導入されることにより過飽和状態（５０％以上）のグルタミン酸ナトリウム溶液が電解質床３４、給液路３８、逆止弁４０を経て電解質供給口３９から陽極室２２内に所定量供給され、所定濃度のグルタミン酸溶液となる。次いで制御回路４９が動作して陽極２４と陰極２５間に逆極性、つまり陽極２４側を−極、陰極２５側を＋極として電流が所定時間印可される。これにより前回の電解によって陰極２５の表面に析出したスケール成分が酸化還元されて洗浄される。すなわち、原水には各種のイオンが含まれており、特にカルシウムイオンやマグネシウムイオンなどの陽イオンが反応して炭酸カルシウムや炭酸マグネシウムなどのスケールとなり、溶解限界を越えると陰極２５や隔膜２１の表面に析出し、電解の妨害因子となるが、電解前に逆電洗浄を所定時間行うことで良好に洗浄されてスケール成分が分解され、電極、隔膜の長寿命化が実現できる。
【００２１】
その後通常極性で所定時間だけ電気分解される。有機電解質の電解時には、陽極室２２では酸が、陰極室２３ではアルカリが生成される。
【００２２】
ナトリウムまたはカリウムを含有する有機電解質の一例として、アミノ酸のナトリウム塩を用いた場合（便宜的に、アミノ酸のナトリウム塩をＲ―ＣＯＯＮａと記載する）の電解による化学反応を説明する。
【００２３】
陽極側の反応は化学式１の陽極側（化１）のようになる。
【００２４】
【化１】

【００２５】
水中では、アミノ酸イオンとＮａイオンに解離し、水が電気分解されて生成した水素イオンと反応し、アミノ酸が生成され、電気分解で発生するガスとしては、酸素ガスだけがするので、塩素ガスは発生しない。そして、陰極側では（化１）の陰極側のような反応で水酸化ナトリウムと水素ガスを得ることができる。このようにして生成した酸とアルカリは隔膜２１によって隔てられており、お互いに混ざり合うことがほとんど無いので、陰極室２３内の電解水は陽極室側の酸によって中和され、陰極室２３内のＮａＯＨの濃度を浪費してしまうことがないので洗浄性能を向上させることができる。
【００２６】
また、有機電解質として、ナトリウム及びカリウムを含有する物質であることの利点は、スケールの生成の有無にある。陰極側に洗浄力を有する電解液を得るためには、アルカリ金属塩を用いれば良いが、前述のように、カルシウム塩またはマグネシウム塩だと電気分解の際に電極や隔膜にスケールが発生し電解液の生成効率が低下するという弊害をもたらす。また、他のアルカリ金属（Ｌｉ，Ｒｂ，Ｃｓ，Ｆｒ，Ｂｅ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｒａ）の塩は入手し難いので、一般家庭向きではなく、安全性についても確認されていない。従って、ナトリウム、カリウムを含有する物が最も好ましい。
【００２７】
さらに、有機電解質を電気分解したときの陽極水は、食塩を電解質として場合と異なり、金属（とくにＳＵＳ）に対する腐食性が極端に軽微であり、これを廃棄する際には一般家庭のキッチンシンクで廃棄可能であるので、廃棄する際に水で希釈する必要がないので使い勝手が向上するという効果を有する。
【００２８】
従って、塩素ガスの発生がなく、アルカリ水を得ることができる。よって、仮に、電気分解に用いる水として水道水のような不純物を含む水を電解しても塩素イオンは僅かに含まれるだけであり、不快感を覚えるほどの塩素臭いはしない。さらに、アミノ酸は、生体の構成要素であり、食品中にも多く含まれているので、経口毒性、皮膚刺激性がほとんど無く、安全であり、使用者が仮に誤飲した場合でも何ら問題ない。
【００２９】
また、アミノ酸塩であるグルタミン酸ナトリウムを添加して電気分解を行う場合について説明する。アミノ酸の中でもグルタミン酸は商店など販売されている調味料の主成分であり、入手が容易である。グルタミン酸を電気分解すると、（化２）のようにして、陽極側ではグルタミン酸が、陰極側では水酸化ナトリウムが精製される。
【００３０】
【化２】

【００３１】
アミノ酸などの有機物を電気分解する場合、中間性生物の生成が考えられる。そこで、液体クロマトグラフィーを使って中間生物の分離と定性を行ったところ、ピロリドンカルボン酸のピークが検出された。この物質は、人体の表皮の保湿剤などに含まれている物質であり、非常に安全性が高い。従って、陽極側の電解水は安全性が高めつつ、陰極室２３のＮａＯＨの浪費を防ぐことができるので、アルカリ水の洗浄性能を向上させることができる。
【００３２】
なお、電気分解で得られた陰極側の電解水（アルカリ水）の洗浄性能を向上させるためには、陽極室２２のみにグルタミン酸溶液が供給されるように給水口３５を設け、陽極室のみに電解質を添加することにより、陰極室側には純度の高いＮａＯＨ溶液（水酸化物溶液）を生成することができる。
【００３３】
すなわち、陽極２４と陰極２５間に電圧が印可されると被電解水に含まれるイオンは電気吸引力により陽／陰極２４、２５と逆極性のイオンが隔膜２１を通過して移動することとなる。したがって陽極室２２に導入された電解質に含まれるＮａイオンは隔膜２１を経て陰極室２５へと即座に移動し、水酸化ナトリウムを生成するので、陰極室には純度の高いＮａＯＨ溶液（水酸化物溶液）が生成される。また、電気吸引力以外にも例えば拡散理論にしたがえば、Ｎａイオンが拡散によってイオン濃度を均一にするように作用する。この結果、陽／陰極２４、２５間に流れる電流が増加し、短時間に還元力の強いアルカリ水が得られる。この還元力の強いアルカリ水は油脂の鹸化や乳化作用および蛋白質に対する加水分解作用を有し、家具や住宅建材、電気製品などの表面の洗浄水として利用できる。
【００３４】
さらに、陰極室１４に生成されたアルカリ水は、所定時間電解された後、直ちに吐水手段４１が駆動されて吐出路４２を通じて吐出口４３から電解水容器４４に注入される。これにより電解隔膜を介しての酸性水とアルカリ水の浸透混入が防止でき、pH値の劣化が防止できるとともに、容器が存在しない場合での誤吐出を防止できる。なお、電解水容器４４には噴霧機構（図示せず）を設けて被洗浄面に直接スプレー噴霧して使用することもできる。
【００３５】
また、陽極室２２に生成された酸性水は排水弁４６を開成することで排水路４５を通過して排出される。
【００３６】
（実施例２）
本実施例では、液体として水を用い、ビタミンの塩を有機電解質として用いて電気分解を行う場合の電気分解反応について説明する。
【００３７】
ナトリウムまたはカリウムを含有する有機電解質として、ビタミンのナトリウム塩を用いた場合（便宜的に、ビタミンのナトリウム塩をＲ‘―Ｎａと記載する。）について説明すると、陽極側の反応は（化３）のようになる。
【００３８】
【化３】

【００３９】
水中では、ビタミンイオンとＮａイオンに解離し、水が電気分解されて生成した水素イオンと反応し、ビタミンが生成され、電気分解で発生するガスとしては、酸素ガスだけがするので、塩素ガスは発生しない。そして、陰極側では（化１）の陰極側と同様の反応が起こるので、水酸化ナトリウムと水素ガスを得ることができる。液体として水を用いる場合は水溶性ビタミンの塩類、つまり、ビタミンＢ１、Ｂ２、Ｂ６、Ｂ１２、Ｂ１３、Ｂｃ、Ｌ、Ｍ、Ｐが使用可能で、液体が油脂である場合は、ビタミンＤ、Ｅ、Ｆ、Ｈが使用可能である。また、ビタミン自体は人体に対して無害であり、かつ皮膚に接触すると、抗酸化作用を示すので、皮膚に接触させることで皮膚表面に存在する過酸化脂質のを人体にしても有効である。従って、用途が無かった陽極側の電解液についても有効に利用できる。
【００４０】
特に、ビタミンＣのナトリウム塩（アスコルビン酸ナトリウム）を有機電解質として用いた場合は有効である。すなわち、アスコルビン酸ナトリウムは水中で解離し、アスコルビン酸イオンとナトリウムイオンになる。これを電気分解すると、陰極側では、（化１）と同様にして、水酸化ナトリウムか生成される。そして、陽極側では、（化４）のようにしてアスコルビン酸が生成される。
【００４１】
【化４】

【００４２】
このアスコルビン酸は、強力な抗酸化作用があり、チロシンの酸化防止、過酸化脂質の中和に有効であり、特にスキンケアに用いることができる。さらに、陰極室２３のＮａＯＨの浪費を防ぐことができるので、アルカリ水の洗浄性能を向上させることができる。
【００４３】
（実施例３）
本実施例では、液体として水を用い、有機酸塩を有機電解質として用いて電気分解を行う場合の電気分解反応について説明する。なお、有機酸として、酢酸ナトリウムを用いた場合（ＣＨ3ＣＯＯＮａ）について説明する。陽極側の反応は（化５）にようになる。
【００４４】
【化５】

【００４５】
水中では、酢酸イオンとＮａイオンに解離し、水が電気分解されて生成した水素イオンと反応し、酢酸（ＣＨ3ＣＯＯＨ）が生成され、電気分解で発生するガスとしては、酸素ガスだけがするので、塩素ガスは発生しない。そして、陰極側では（化１）の陰極側と同様の反応が起こるので、水酸化ナトリウムと水素ガスを得ることができる。このとき、酢酸は電離度が０．０１３程度の弱酸であり、水中で解離する水素イオンの量は、塩酸の場合の約１／７０程度であるので、pHが下がり難い。従って、陽極側の水の腐食性を下げることができるという効果がある。さらに陰極室２３のＮａＯＨの浪費を防ぐことができるので、アルカリ水の洗浄性能を向上させることができる。
【００４６】
（実施例４）
本実施例では、液体として水を用い、核酸塩を有機電解質として用いて電気分解を行う場合の電気分解反応について説明する。水中では、核酸イオンとＮａイオンに解離し、水が電気分解されて生成した水素イオンと反応し、核酸が生成され、電気分解で発生するガスとしては、酸素ガスだけがするので、塩素ガスは発生しない。そして、陰極側では（化２）と同様の反応が起こるので、水酸化ナトリウムと水素ガスを得ることができる。核酸自体は、安全性の高い物質であるが、微生物により分解される。しかし、分解されても、アミノ酸塩が生成されるだけである。すなわち、アミノ酸塩が生成されても、人体にとって無害な物質なので、仮に、この電解質を含む液、またはこれを用いて電解した電解液が皮膚に接触しても安全性を維持することができる。
【００４７】
（実施例５）
本実施例では、液体として水を用い、ナトリウムまたはカリウムを含有する有機電解質の濃度を微生物の増殖が抑制できる濃度にした場合について説明する。
【００４８】
有機電解質には前述のアミノ酸、ビタミン、核酸、有機酸が有る。これらはいずれも微微生物（細菌、酵母、黴など、以下、微生物とする）により分解される性質を有している。これらは、従属栄養性であり、増殖には栄養源、水分、温度、pH、酸素、浸透圧が多きく影響している。すなわち、これらの因子の少なくとも一つを変えることで、有機電解質腐敗を抑制することができるので、腐敗による異臭、水（電解質を含んだ水）の濁り、隔膜へのバイオフィルムの形成を抑えることができる。最も簡単な方法は、有機電解質の濃度を高め、浸透圧またはpHを微生物の増殖が抑制できるレベルにすればよい。具体的には、グルタミン酸等のアミノ酸やビタミンであれば、１０％以上、好ましくは２０％以上、酢酸であればpH４．０以下が望ましい。一例として、グルタミン酸水溶液を２週間放置したときの微生物の増殖の有無を調べた結果を（表１）にしめした。表中の●は微生物の増殖が目視確認できたことを示している。この結果から、２％では増殖抑制効果は期待できず、１０％以上で効果が期待できることが考えられる。
【００４９】
【表１】

【００５０】
として用いて電気分解を行う場合の電気分解反応について説明する。水中では、核酸イオンとＮａイオンに解離し、水が電気分解されて生成した水素イオンと反応し、核酸が生成され、電気分解で発生するガスとしては、酸素ガスだけがするので、塩素ガスは発生しない。そして、陰極側では（化１）と同様の反応が起こるので、水酸化ナトリウムと水素ガスを得ることができる。核酸自体は、安全性の高い物質であるが、微生物により分解される。しかし、分解されても、アミノ酸塩が生成されるだけである。すなわち、アミノ酸塩が生成されても、人体にとって無害な物質なので、仮に、この電解質を含む液、またはこれを用いて電解した電解液が皮膚に接触しても安全性を維持することができる。
【００５１】
また、微生物による分解を抑制する方法として有機電解質の濃度を上げることで、浸透圧を上昇させたり、pHを低下または上昇させる方法について述べたが、この方法だと有機電解質を必要以上に添加しなくてはならないので、電解質を浪費してしまい、ランニングコストが高くなるという欠点がある。そこで、本実施例では、微生物の増殖を抑制する抑制剤を添加することで、電解質濃度が低くとも微生物の増殖を抑制できるということを確認した。用いた薬剤は、沃素、シュウ素、フッ素系の薬剤および、銀、銅などの金属系の抗菌剤、抗生物質を用いて良好な結果を得た。
【００５２】
（実施例６）
本実施例では、有機電解質として用いる物質は、塩化ナトリウムと人間の五感で判別可能な性質を有する物質を用いた場合について説明する。
【００５３】
有機電解質のアミノ酸、ビタミンなどの多くは白色であり、見た目では食塩と判別しにくく、誤って食塩を電解質として加える場合が考えられる。そこで、有機電解質に色素、香料をあらかじめ添加しておくことで、食塩との判別が可能となるので、電解質を間違って投入することによって塩素ガスが発生することが無くなるので、安全性を維持することができる。なお、添加する色素としては、使用する液体に溶解可能な色素（水を電解する場合には水溶性）で食品添加物に指定されているものが好ましく、香料も同様にして安全性が高く、液体に溶解可能なもの（水を電解する場合には水溶性）がよい。
【００５４】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、電気分解により発生する塩素ガスの発生を効率的に抑制可能なので、一般家庭ならびに、気密性の高い空間や、狭い空間で使用しても雰囲気中の塩素ガス濃度が高くなることがなく、使用者が不快感を感じたりすることがなくなると同時に、隔膜を有しているので、陰極側で生成された電解水が陽極側で生成された電解水と混合されないので、陰極側で生成された水酸化物が消費されることが無くなるので、洗浄効果を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１における電解水生成装置の構成図
【図２】従来の電解水生成装置の構成図
【符号の説明】
２０電解槽
２１隔膜
２２陽極室
２３陰極室
２４陽極
２５陰極
３１有機電解質[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a water purification device that adds an electrolyte to a liquid such as water and obtains alkaline water by electrolysis, and more particularly to a water purification device that takes in alkaline water that can suppress generation of chlorine gas generated by electrolysis. It is.
[0002]
[Prior art]
In the electrolysis method, sodium chloride (hereinafter referred to as salt) was added as an electrolyte to a liquid such as water, and alkaline water and acidic water were obtained by electrolysis.
[0003]
However, sodium chloride is used as an electrolyte in general household electrolyzers because of the advantage that it can be easily obtained in general households, but on the other hand, unpleasant smell of chlorine gas and hypochlorous acid compounds when used. There is a case.
[0004]
Therefore, as a countermeasure against this odor, the chlorine gas is removed by adopting a configuration as described in JP-A-7-136654.
[0005]
As shown in FIG. 2, the electrolyzed water generating apparatus 1 includes an electrolytic bath 2 therein, the electrode 3 is a cathode, the electrode 4 is an anode, and a diaphragm 5 is disposed between these electrodes. The electrolytic cell 2 is connected to a flow path 6 for draining alkaline water generated at the cathode and a flow path 7 for discharging acidic water. Saline used for electrolysis is stored in a tank 8 and connected to the electrolytic cell 2 through a flow path 9. The flow path 9 is provided with a pump 10 that feeds the saline solution in the tank 8 into the electrolyzed water, and a mixing means 11 that mixes the salt solution and tap water fed into the electrolytic cell 2. The concentration of the salt fed into the electrolytic cell 2 is adjusted by adjusting the operation of the pump 13 and the pump 10 with the control device 14.
[0006]
Electrolytic cell 2 is connected with the tank 15 and the channel 7, acidic water 16 generated in the electrolytic cell 2 is stored in the tank 15. And when using the acidic water in the tank 15, it can extract | collect by opening the valve | bulb 17. FIG. Further, by storing acidic water in the tank 15, chlorine gas is generated from the acidic water 16, and this upper gas phase chlorine gas is mixed. Therefore, the tank 15 is provided with a flow path 18 and a blower 19 for discharging chlorine gas, and was discharged in a state where the concentration of chlorine gas was low.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above conventional batch type electrolyzer, in the configuration in which chlorine gas generated from the anode during or after electrolysis is discharged to the outside, the generated chlorine gas is diluted, but remains, so that it remains in general households and airtight When used in a high or narrow space, the chlorine gas concentration in the atmosphere becomes high, the user tends to feel uncomfortable, and there is a problem that it cannot be used for a long time.
[0008]
The present invention solves the above-described problem, and uses an organic electrolyte that does not contain chlorine ions as an electrolyte, and reduces the amount of chlorine gas generated by electrolysis and at the same time improves the washability of the alkaline water obtained. It is said.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention has an electrolytic cell in which an anode chamber and a cathode chamber are formed by a diaphragm, and an electrolyte tank filled with an organic electrolyte, and the water introduced into the electrolyte tank is mixed with the electrolyte. Then, after becoming a supersaturated solution and being supplied to the anode chamber, the water purification device takes in alkaline water produced in the cathode chamber by electrolysis in the electrolytic cell. As a result , the chlorine ions present in the liquid are extremely reduced, and the chlorine gas generated on the anode side during electrolysis can be suppressed and the alkaline water cleaning performance obtained can be maintained.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The invention according to claim 1 has an electrolytic cell in which an anode chamber and a cathode chamber are formed by a diaphragm, and an electrolyte tank filled with an organic electrolyte, and water introduced into the electrolyte tank is mixed with the electrolyte. After becoming a supersaturated solution and supplied to the anode chamber, the water purifier is configured to take in alkaline water generated in the cathode chamber by electrolysis in the electrolytic cell. As a result , the chlorine ions present in the liquid are extremely reduced, and the chlorine gas generated on the anode side during electrolysis can be suppressed. At the same time, since the diaphragm is provided, the electrolyzed water produced on the cathode side is not mixed with the electrolyzed water produced on the anode side, so that the hydroxide produced on the cathode side is not consumed. Therefore, the cleaning effect can be improved.
[0011]
【Example】
Hereinafter, a case where an organic electrolyte is used in an electrolysis apparatus will be described with respect to examples of the present invention.
[0012]
Example 1
In this example, a case where sodium glutamate is used as an organic electrolyte containing sodium or potassium in an electrolysis apparatus that collects alkaline water and uses it as washing water will be described.
[0013]
FIG. 1 shows a configuration diagram of a water purification apparatus in Embodiment 1 of the present invention. In Figure 1, 20 is the electrolytic cell, an anode chamber 22 and cathode chamber 23 by a diaphragm 21 are formed, respectively an anode 24 and cathode 25 are positioned facing each other via the diaphragm 21. An anode water outlet 26 and a cathode water outlet 27 are provided below the electrolytic cell 20. A lid 28 is installed above the electrolytic cell 20 in order to prevent falling objects such as dust from the atmosphere from entering the electrolytic cell 20, and this lid 28 is generated by electrolysis. A discharge hole 29 through which gas can be discharged to the outside of the electrolytic cell 20 is provided.
[0014]
Is an organic electrolyte, using sodium glutamate 31, filling it to the electrolyte reservoir 32. The electrolyte tank 32 has a detachable cap 33 and an electrolyte floor 34. From the water supply port 35 provided in the anode chamber 22, raw water put into the electrolytic tank 20 by the pulse pump 36 is sent to the electrolyte tank 32 through the introduction path 37 and above the electrolyte tank 32. The introduced water is mixed with the electrolyte to form a supersaturated solution, and the electrolyte solution is supplied from the electrolyte supply port 39 through the electrolyte bed 34 and the liquid supply path 38.
[0015]
Here, a check valve 40 is provided in the vicinity of the electrolyte supply port 39 of the liquid supply passage 37 in a direction to prevent the intrusion of raw water in the anode chamber 22, and the electrolyte supply port 39 extends from the liquid surface of the electrolyte tank 32. Is also provided at an upper position.
[0016]
Discharge means 41 is provided downstream of the cathode water outlet 27, and when driven, the cathode water is taken into the electrolyzed water container 44 from the discharge port 43 through the discharge path 42. A drainage valve 46 for discharging the anode water through the drainage channel 45 is provided downstream of the anode water outlet 26.
[0017]
47 is a control means comprising an operation panel 48 and a control circuit 49, and a signal from the container detection means 50 for detecting the presence of the electrolyzed water container 44 is input to the control circuit 49. The electrolysis operation is performed only when it exists at the facing position. The control circuit 49 controls the drive pulses of the liquid supply means 36 comprising a pulse pump and controls the energization of the

electrodes

24 and 25.
[0018]
The operation panel 48 includes a power switch, an electrolysis switch, a container set notifying means for notifying that an electrolyzed water container is present by the container detecting means 50, and an electrolyte for notifying the replenishment of electrolyte when the accumulated pulse of the pulse counter reaches a predetermined value. It has replenishment notification means (not shown).
[0019]
Next, the operation and action of the above configuration will be described. Before electrolysis, raw water is put into the electrolytic cell 20 to a predetermined water level. Next, the power switch of the operation panel 48 is turned on, and the electrolytic operation is started by turning on the electrolytic switch. At this time, if the electrolyzed water container 44 is set at a predetermined position, the container setting notifying means of the operation panel 48 is turned on, and the electrolysis operation is started. When the electrolyzed water container 44 is not placed at a position opposite to the discharge port 43, it is detected by the container detecting means 50 and does not shift to the electrolysis operation. This prevents accidental discharge of electrolyzed water out of the container.
[0020]
The electrolysis operation will be described. When the electrolytic switch is turned on, the salt supply means 36 is first driven for a predetermined time, and the raw water in the anode chamber 22 is sent to the electrolyte tank 32 through the introduction path 37. The electrolyte tank 32 is configured in a watertight state. When raw water is introduced, the supersaturated sodium glutamate solution (50% or more) passes through the electrolyte bed 34, the liquid supply path 38, and the check valve 40, and the electrolyte supply port 39. Is supplied to the anode chamber 22 in a predetermined amount to form a glutamic acid solution having a predetermined concentration. Next, the control circuit 49 operates to apply a current for a predetermined time between the anode 24 and the cathode 25 with the opposite polarity, that is, with the anode 24 side as a negative electrode and the cathode 25 side as a positive electrode. Thereby, the scale component deposited on the surface of the cathode 25 by the previous electrolysis is oxidized and reduced and washed. That is, the raw water contains various ions, and in particular, cations such as calcium ions and magnesium ions react to become scales such as calcium carbonate and magnesium carbonate, and when the solubility limit is exceeded, the surfaces of the cathode 25 and the diaphragm 21 are exceeded. Although it is deposited on the surface and becomes a hindrance to electrolysis, it is possible to achieve a long life of the electrode and the diaphragm by performing the reverse electric cleaning before the electrolysis for a predetermined time to be well cleaned and decompose the scale components.
[0021]
Then, it is electrolyzed for a predetermined time with normal polarity. During electrolysis of the organic electrolyte, acid is generated in the anode chamber 22 and alkali is generated in the cathode chamber 23.
[0022]
As an example of an organic electrolyte containing sodium or potassium, a chemical reaction by electrolysis in the case of using a sodium salt of an amino acid (for convenience, the sodium salt of an amino acid will be described as R-COONa) will be described.
[0023]
The reaction on the anode side is as shown on the anode side of Chemical Formula 1 (Chemical Formula 1).
[0024]
[Chemical 1]

[0025]
In water, it dissociates into amino acid ions and Na ions, reacts with hydrogen ions generated by water electrolysis, amino acids are generated, and oxygen gas is the only gas generated by electrolysis, so chlorine gas is Does not occur. On the cathode side, sodium hydroxide and hydrogen gas can be obtained by the reaction on the cathode side of (Chemical Formula 1). Thus acid and alkali generated by being separated by a diaphragm 21, since it is hardly miscible with each other, electrolyzed water of cathode chamber 23 is neutralized with an acid in the anode chamber side, a cathode compartment 23 Since the concentration of NaOH is not wasted, the cleaning performance can be improved.
[0026]
Moreover, the advantage of being a substance containing sodium and potassium as the organic electrolyte is the presence or absence of scale generation. In order to obtain an electrolytic solution having detergency on the cathode side, an alkali metal salt may be used. However, as described above, when calcium salt or magnesium salt is used, scale is generated on the electrode or diaphragm during electrolysis, and electrolysis is performed. This has the adverse effect of reducing the production efficiency of the liquid. Further, since salts of other alkali metals (Li, Rb, Cs, Fr, Be, Sr, Ba, Ra) are difficult to obtain, they are not suitable for general households and have not been confirmed for safety. Therefore, the thing containing sodium and potassium is the most preferable.
[0027]
Furthermore, the anodized water when the organic electrolyte is electrolyzed is extremely corrosive to metals (especially SUS) unlike the case of using salt as an electrolyte. Since it can be discarded, there is no need to dilute with water when it is discarded, so that it has the effect of improving usability.
[0028]
Therefore, there is no generation of chlorine gas and alkaline water can be obtained. Therefore, even if water containing impurities such as tap water is electrolyzed as water used for electrolysis, only a small amount of chlorine ions are contained, and there is no odor of chlorine that causes discomfort. Furthermore, since amino acids are constituents of living bodies and are contained in foods in large quantities, there is almost no oral toxicity and skin irritation, and there is no problem even if the user accidentally swallows them.
[0029]
Further, a case where electrolysis is performed by adding sodium glutamate, which is an amino acid salt, will be described. Among amino acids, glutamic acid is a main component of seasonings sold in stores and is easily available. When glutamic acid is electrolyzed, glutamic acid is purified on the anode side and sodium hydroxide is purified on the cathode side as shown in (Chemical Formula 2).
[0030]
[Chemical 2]

[0031]
When organic substances such as amino acids are electrolyzed, production of intermediate organisms can be considered. Then, when the intermediate organism was separated and qualitatively analyzed using liquid chromatography, a peak of pyrrolidonecarboxylic acid was detected. This substance is a substance contained in a moisturizer for the epidermis of the human body and is very safe. Therefore, the electrolyzed water on the anode side can prevent the waste of NaOH in the cathode chamber 23 while improving safety, so that the cleaning performance of alkaline water can be improved.
[0032]
In order to improve the cleaning performance of electrolyzed water (alkaline water) on the cathode side obtained by electrolysis, a water supply port 35 is provided so that the glutamic acid solution is supplied only to the anode chamber 22, and only the anode chamber is provided. By adding the electrolyte, a highly pure NaOH solution (hydroxide solution) can be generated on the cathode chamber side.
[0033]
That is, when a voltage is applied between the anode 24 and the cathode 25, ions contained in the electrolyzed water move through the diaphragm 21 by ions having a polarity opposite to that of the positive /

cathode

24, 25 due to electric attraction. . Accordingly, Na ions contained in the electrolyte introduced into the anode chamber 22 immediately move to the cathode chamber 25 through the diaphragm 21 to generate sodium hydroxide, so that a high-purity NaOH solution (hydroxide) is contained in the cathode chamber. Solution). In addition to the electric attractive force, for example, according to the diffusion theory, Na ions act to make the ion concentration uniform by diffusion. As a result, the current flowing between the positive /

negative cathodes

24 and 25 increases, and alkaline water having a strong reducing power can be obtained in a short time. This alkaline water having a strong reducing power has a saponification and emulsifying action of fats and oils and a hydrolyzing action of proteins, and can be used as a cleaning water for the surfaces of furniture, housing building materials, electrical products and the like.
[0034]
Further, the alkaline water generated in the cathode chamber 14 is electrolyzed for a predetermined time, and immediately thereafter, the water discharge means 41 is driven and injected into the electrolyzed water container 44 from the discharge port 43 through the discharge path 42. Thereby, the penetration of acidic water and alkaline water through the electrolytic diaphragm can be prevented, the pH value can be prevented from being deteriorated, and erroneous discharge in the case where no container is present can be prevented. The electrolyzed water container 44 may be provided with a spray mechanism (not shown) and sprayed directly onto the surface to be cleaned.
[0035]
The acidic water generated in the anode chamber 22 is discharged through the drainage channel 45 by opening the drain valve 46.
[0036]
(Example 2)
In the present embodiment, an electrolysis reaction in the case where electrolysis is performed using water as a liquid and a vitamin salt as an organic electrolyte will be described.
[0037]
The case where a sodium salt of vitamin is used as an organic electrolyte containing sodium or potassium (for convenience, the sodium salt of vitamin is described as R′-Na) will be described. become that way.
[0038]
[Chemical 3]

[0039]
In water, it dissociates into vitamin ions and Na ions, reacts with hydrogen ions generated by water electrolysis, vitamins are produced, and oxygen gas is the only gas generated by electrolysis, so chlorine gas is Does not occur. And since the reaction similar to the cathode side of (Chemical Formula 1) occurs on the cathode side, sodium hydroxide and hydrogen gas can be obtained. When water is used as the liquid, salts of water-soluble vitamins, that is, vitamins B1, B2, B6, B12, B13, Bc, L, M, and P can be used, and when the liquid is fat, vitamins D and E , F, and H can be used. Also, the vitamin itself is harmless to the human body, and in contact with skin, exhibits antioxidant effect and is effective even when the peroxide lipids present in the human body to the skin surface by contacting the skin. Therefore, the electrolyte solution on the anode side that has no use can also be used effectively.
[0040]
In particular, it is effective when sodium salt of vitamin C (sodium ascorbate) is used as the organic electrolyte. That is, sodium ascorbate dissociates in water and becomes ascorbate ions and sodium ions. When this is electrolyzed, sodium hydroxide is produced on the cathode side in the same manner as in (Chemical Formula 1). On the anode side, ascorbic acid is generated as shown in (Chemical Formula 4).
[0041]
[Formula 4]

[0042]
This ascorbic acid has a strong antioxidant action, is effective in preventing tyrosine oxidation and neutralizing lipid peroxides, and can be used particularly for skin care. Furthermore, since waste of NaOH in the cathode chamber 23 can be prevented, the cleaning performance of alkaline water can be improved.
[0043]
Example 3
In this example, an electrolysis reaction in the case of performing electrolysis using water as a liquid and using an organic acid salt as an organic electrolyte will be described. The case where sodium acetate is used as the organic acid (CH3COONa) will be described. The reaction on the anode side is as shown in (Chemical Formula 5).
[0044]
[Chemical formula 5]

[0045]
In water, it dissociates into acetic acid ions and Na ions, and reacts with hydrogen ions generated by electrolysis of water to produce acetic acid (CH3COOH). As the gas generated by electrolysis, only oxygen gas is generated. Chlorine gas is not generated. And since the reaction similar to the cathode side of (Chemical Formula 1) occurs on the cathode side, sodium hydroxide and hydrogen gas can be obtained. At this time, acetic acid is a weak acid having an ionization degree of about 0.013, and the amount of hydrogen ions dissociated in water is about 1/70 of that of hydrochloric acid, so that the pH is hardly lowered. Therefore, there is an effect that the corrosiveness of the water on the anode side can be lowered. Furthermore, since waste of NaOH in the cathode chamber 23 can be prevented, the cleaning performance of alkaline water can be improved.
[0046]
(Example 4)
In this example, an electrolysis reaction in the case where electrolysis is performed using water as a liquid and a nucleic acid salt as an organic electrolyte will be described. In water, it dissociates into nucleic acid ions and Na ions, reacts with hydrogen ions generated by electrolysis of water, nucleic acids are generated, and oxygen gas is the only gas generated by electrolysis, so chlorine gas is Does not occur. And since the reaction similar to (Chemical Formula 2) occurs on the cathode side, sodium hydroxide and hydrogen gas can be obtained. The nucleic acid itself is a highly safe substance, but is degraded by microorganisms. However, even when decomposed, only an amino acid salt is produced. That is, even if an amino acid salt is produced, it is a harmless substance for the human body. Therefore, even if a liquid containing this electrolyte or an electrolytic solution electrolyzed using this electrolyte comes into contact with the skin, safety can be maintained.
[0047]
(Example 5)
In this example, a case will be described in which water is used as the liquid and the concentration of the organic electrolyte containing sodium or potassium is set to a concentration that can suppress the growth of microorganisms.
[0048]
Organic electrolytes include the aforementioned amino acids, vitamins, nucleic acids, and organic acids. All of these have the property of being decomposed by microbes (bacteria, yeast, sputum, etc., hereinafter referred to as microorganisms). These are heterotrophic, and growth is greatly influenced by nutrient sources, moisture, temperature, pH, oxygen, and osmotic pressure. In other words, by changing at least one of these factors, it is possible to suppress organic electrolyte rot, thereby suppressing the smell of rot, turbidity of water (water containing electrolyte), and the formation of biofilms on the diaphragm. Can do. The simplest method is to increase the concentration of the organic electrolyte and adjust the osmotic pressure or pH to a level that can suppress the growth of microorganisms. Specifically, 10% or more, preferably 20% or more is desirable for amino acids and vitamins such as glutamic acid, and pH 4.0 or less is desirable for acetic acid. As an example, Table 1 shows the results of examining the presence or absence of microbial growth when the glutamic acid aqueous solution was left for 2 weeks. ● in the table indicates that the growth of microorganisms was confirmed visually. From this result, it is considered that the growth inhibitory effect cannot be expected at 2%, and the effect can be expected at 10% or more.
[0049]
[Table 1]

[0050]
The electrolysis reaction in the case of performing electrolysis using as will be described. In water, it dissociates into nucleic acid ions and Na ions, reacts with hydrogen ions generated by electrolysis of water, nucleic acids are generated, and oxygen gas is the only gas generated by electrolysis, so chlorine gas is Does not occur. And since the reaction similar to (Chemical Formula 1) occurs on the cathode side, sodium hydroxide and hydrogen gas can be obtained. The nucleic acid itself is a highly safe substance, but is degraded by microorganisms. However, even when decomposed, only an amino acid salt is produced. That is, even if an amino acid salt is produced, it is a harmless substance for the human body. Therefore, even if a liquid containing this electrolyte or an electrolytic solution electrolyzed using this electrolyte comes into contact with the skin, safety can be maintained.
[0051]
In addition, as a method of suppressing the decomposition by microorganisms, the method of increasing the osmotic pressure and decreasing or increasing the pH by increasing the concentration of the organic electrolyte has been described. In this method, the organic electrolyte is added more than necessary. As a result, the electrolyte is wasted and the running cost is high. Therefore, in this example, it was confirmed that by adding an inhibitor that suppresses the growth of microorganisms, the growth of microorganisms can be suppressed even when the electrolyte concentration is low. Good results were obtained using chemicals such as iodine, oxalic acid and fluorine, and metal antibacterials and antibiotics such as silver and copper.
[0052]
(Example 6)
In this embodiment, the case where the substance used as the organic electrolyte is a substance having a property that can be distinguished from sodium chloride and the human senses will be described.
[0053]
Many of the amino acids, vitamins, and the like of the organic electrolyte are white and are difficult to distinguish from sodium chloride in appearance, and it may be possible to mistakenly add sodium chloride as the electrolyte. Therefore, by adding pigments and fragrances to the organic electrolyte in advance, it becomes possible to distinguish it from salt, so that chlorine gas will not be generated if the electrolyte is mistakenly introduced, thus maintaining safety. be able to. The dye to be added is preferably a dye that is soluble in the liquid to be used (water soluble when water is electrolyzed) and designated as a food additive, and the fragrance is also highly safe, Those that can be dissolved in a liquid (water-soluble when water is electrolyzed) are preferable.
[0054]
【The invention's effect】
As described above , according to the present invention, the generation of chlorine gas generated by electrolysis can be efficiently suppressed, so that chlorine in the atmosphere can be used even in general homes as well as in highly airtight or narrow spaces. Since the gas concentration does not increase and the user does not feel uncomfortable, and at the same time having a diaphragm, the electrolyzed water generated on the cathode side is the same as the electrolyzed water generated on the anode side. Since they are not mixed, the hydroxide produced on the cathode side is not consumed, so that the cleaning effect can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of an electrolyzed water generating device in Embodiment 1 of the present invention. FIG. 2 is a configuration diagram of a conventional electrolyzed water generating device.
20 Electrolyzer 21 Diaphragm 22 Anode Chamber 23 Cathode Chamber 24 Anode 25 Cathode 31 Organic Electrolyte

Claims

隔膜によって陽極室と陰極室が形成された電解槽と、有機電解質を充填した電解質タンクとを有し、前記電解質タンクに導入された水は電解質と混合して過飽和溶液となり前記陽極室に供給された後、前記電解槽において電気分解することによって陰極室にて生成されるアルカリ水を取水する水浄化装置。It has an electrolytic cell in which an anode chamber and a cathode chamber are formed by a diaphragm, and an electrolyte tank filled with an organic electrolyte. Water introduced into the electrolyte tank is mixed with the electrolyte to become a supersaturated solution and supplied to the anode chamber After that, the water purification apparatus which takes in the alkaline water produced | generated in a cathode chamber by electrolyzing in the said electrolytic vessel.