JP2005334694A - 電解水製造装置 - Google Patents
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- Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)
Abstract
【解決手段】電解水製造装置を、隔膜24により内部を、陽極23を備えた陽極槽31と陰極25を備えた陰極槽32とに分割して形成される隔膜式電解装置10と、陽極26と陰極27とを備え、隔膜を有しない無隔膜式電解装置11と、隔膜29により内部を、オゾン発生触媒機能を有する陽極28を備えた陽極槽34と陰極30を備えた陰極槽35とに分割して形成される電解式オゾナイザ12と、隔膜式電解装置10の陽極槽31もしくは陰極槽32と接続される食塩水タンク1と、電解式オゾナイザ12の陰極槽35と接続される原料水給水口36と、選択的に前記各電解槽の陽極と陰極との間に電圧を印加する直流電源3、三方弁6・43・44、電磁弁42・46等を備える構成とする。
【選択図】図1
Description
特に、電解槽に供給される電解原料水として食塩水等の塩化物イオンを多く含む水を使用することにより、強酸性電解水と強アルカリ性電解水とが生成される。強酸性電解水は次亜塩素酸を含み強力な殺菌効果を有することから、食品産業、医療等の現場において、器具、手指等の殺菌洗浄に使用されるとともに、強アルカリ性電解水は界面活性効果を有することから、洗浄分野での活用が期待されている。
また、電気分解によって生成される酸性イオン水やアルカリ性イオン水あるいはオゾンを含有した電解水を必要に応じて切り換えて供給可能な装置も提案されている(例えば、特許文献4、特許文献5参照)。
また、医療や食品産業さらには農業等の広い分野において、電解水を活用するためには、強酸性から弱酸性さらには弱アルカリ性から強アルカリ性の液性を有する各種の電解水や、中和や希釈に適した液性を有する電解水、さらには、強力な殺菌作用を持つオゾン含有電解水を必要に応じて容易かつ効率的に製造できる電解水製造装置が要望されている。
すなわち、請求項1においては、隔膜により内部を、陽極を備えた陽極槽と陰極を備えた陰極槽とに分割して形成される隔膜式電解槽と、陽極と陰極とを備え、隔膜を有しない無隔膜式電解槽と、イオン交換隔膜により内部を、オゾン発生触媒機能を有する陽極を備えた陽極槽と陰極を備えた陰極槽とに分割して形成されるオゾナイザ電解槽と、隔膜式電解槽の陽極槽および陰極槽と接続される食塩水タンクと、オゾナイザ電解槽の陰極槽と接続される原料水給水口と、無隔膜式電解槽と、隔膜式電解槽の陽極槽もしくは陰極槽との接続を選択的に切り換える切換手段と、オゾナイザ電解槽の陽極槽と、無隔膜式電解槽もしくはオゾナイザ電解槽の陰極槽との接続を選択的に切り換える切換手段と、原料水給水口と食塩水タンクとの接続もしくは非接続を選択的に切り換える切換手段と、前記各電解槽の陽極と陰極との間に電圧を選択的に印加する直流電源とから構成されるものである。
すなわち、請求項1に示すような電解水製造装置によれば、電解水製造装置の運転内容(運転条件)を変更することによって、1つの電解水製造装置により多機能の液性を有する電解水を必要に応じて効率的に製造することができる。例えば、強酸性電解水、強アルカリ性電解水、電解次亜水、弱酸性次亜水、オゾン水、オゾン含有酸性次亜水、オゾン含有強アルカリ性次亜水等の各種の機能水を製造することができる。つまり、強酸性から弱酸性さらには弱アルカリ性から強アルカリ性の液性を有する各種の電解水や、中和や希釈に適した液性を有する電解水、さらには、強力な殺菌作用を持つオゾン含有電解水を必要に応じて容易かつ効率的に製造できる。このうち、オゾン水に界面活性効果を有するアルカリ性溶液が付与されたオゾン含有強アルカリ性次亜水によれば、対象物への濡れ性を格段に向上させることができ、本来オゾン水が有している殺菌力および洗浄力をより発揮させることができる。
図1は本発明を適用する電解水製造装置100を示す図、図2は第1の運転条件による電解水製造装置100の運転を示す図、図3は第2の運転条件による電解水製造装置100の運転を示す図、図4は第3の運転条件による電解水製造装置100の運転を示す図、図5は第4の運転条件による電解水製造装置100の運転を示す図、図6は第5の運転条件による電解水製造装置100の運転を示す図、図7は第6の運転条件による電解水製造装置100の運転を示す図、図8は第7の運転条件による電解水製造装置100の運転を示す図、図9は電解水製造装置100の電極洗浄工程を示す図、図10は本発明を適用する電解水製造装置200を示す図、図11は同じく電解水製造装置300を示す図である。
電解水製造装置100には、隔膜式電解装置10、無隔膜式電解装置11、電解式オゾナイザ12、食塩水タンク1、強酸性電解水タンク2、陰極生成水タンク4、高濃度食塩水タンク40、原料水給水口36、強酸性電解水吐出口37、強アルカリ性電解水吐出口45、吐出口38、陰極生成水吐出口39等が備えられ、パイプ、チューブ等の配管により接続されている。また、電解水製造装置100には、直流電源3が備えられており、直流電源3は、隔膜式電解装置10、無隔膜式電解装置11、電解式オゾナイザ12のそれぞれの電極と配線により接続され、後述するように選択的に電流を供給する。
一方、給水口15がポンプ9と接続されるように三方弁5が切り換えられている場合、ポンプ9の作動により陰極槽32には、強酸性電解水タンク2から強酸性電解水が供給される。この強酸性電解水は、電気分解により析出し、陰極25表面もしくは陰極25側の隔膜24表面に付着したカルシウム、マグネシウム等を除去するために供給される。強酸性電解水は、排水口16より排出され、無隔膜式電解装置11の電解槽33に給水口18より供給される。
陽極26および陰極27は、直流電源3に接続され、耐食性金属からなる薄板、金網、ラス網、スリット入り薄板もしくは多孔質板もしくはパンチング板が使用される。
直流電源3の負極と接続される陰極30は、金属、カーボンもしくはガス電極が使用される。
以上のような構成の電解水製造装置100の運転による電解水の製造について、図2乃至図8を用いて説明する。この場合、電解水製造装置100の運転内容(運転条件)を変更することによって、1つの電解水製造装置100により多機能の液性を有する電解水を必要に応じて効率的に製造することができる。運転条件を変更するとは、具体的には、直流電源3による隔膜式電解装置10と無隔膜式電解装置11と電解式オゾナイザ12への通電/非通電の選択的な切換え、電磁弁42・46の開放/閉止の選択的な切換え、三方弁5・6・7・8・43・44の選択的な切換えを意味する。ここで、三方弁43および電磁弁46は、無隔膜式電解装置11の電解槽33と、隔膜式電解装置10の陽極槽31もしくは陰極槽32との接続を選択的に切り換える切換手段として機能する。三方弁6・44は、電解式オゾナイザ12の陽極槽34と、無隔膜式電解装置11の電解槽33もしくは電解式オゾナイザ12の陰極槽35との接続を選択的に切り換える切換手段として機能する。電磁弁42は、原料水給水口36と食塩水タンク1との接続もしくは非接続を選択的に切り換える切換手段として機能する。なお、図2乃至図8では、隔膜式電解装置10と無隔膜式電解装置11と電解式オゾナイザ12の通電/非通電について、直流電源3との配線を図示することで通電状態にあることを示し、配線を図示しないことで非通電状態にあることを示している(後述する図9についても同様)。
隔膜式電解装置10では、直流電源3より比較的低電圧の直流電圧が陽極23と陰極25との間に印加されることによって、陽極槽31と陰極槽32に供給された水溶液の電気分解が行われる。
図3に示すような第2の運転条件では、電解水製造装置100は次のようになっている。隔膜式電解装置10および無隔膜式電解装置11を通電状態、電解式オゾナイザ12を非通電状態とし、電磁弁42を開放状態、電磁弁46を閉止状態とし、さらに、三方弁5を食塩水タンク1と給水口15とを接続するように切り換え、三方弁43を排水口16と給水口18とを接続するように切り換え、三方弁6を排水口17と給水口19とを接続するように切り換える。
このように、第2の運転条件により電解水製造装置100を運転することによって、強酸性電解水と強アルカリ性次亜水とが製造される。製造された強アルカリ性次亜水は高い酸化力を有しており、殺菌/洗浄水として使用することができる。
なお、吐出口38より吐出される強アルカリ性次亜水の希釈が必要な場合には、原料水給水口36から原料水を供給して、この原料水を、陰極槽35を通過させ、陰極生成水タンク4を経て吐出口38から吐出するようにする。ここで、三方弁7は原料水給水口36と給水口21とを接続するように切り換えられ、三方弁44は排水口22と陰極生成水タンク4とを接続するように切り換えられ、三方弁8は陰極生成水タンク4と吐出口38とを接続するように切り換えられている。
このように、第3の運転条件により電解水製造装置100を運転することによって、弱酸性次亜水と強アルカリ性電解水とが製造される。製造された弱酸性次亜水は比較的酸化力が高く、殺菌水として使用することができる。また、製造された強アルカリ性電解水は、界面活性効果を有しており、洗浄水として使用することができる。
なお、吐出口38より吐出される弱酸性次亜水の希釈が必要な場合には、前述した第2の運転条件の場合と同様である。
このように、第4の運転条件により電解水製造装置100を運転することによって、電解次亜水が製造される。製造された弱アルカリ性次亜水は高い酸化力を有しており、殺菌/洗浄水として使用することができる。
このように、第5の運転条件により電解水製造装置100を運転することによって、オゾン水が製造される。製造されたオゾン水は、高い酸化力を有しており、殺菌/洗浄水として使用することができる。
隔膜式電解装置10で電気分解を行うことによって、隔膜式電解装置10の陽極槽31には、強酸性電解水が生成される。生成された強酸性電解水は、排水口14より排出され、電極洗浄水タンクとしての強酸性電解水タンク2に貯溜される。この強酸性電解水タンク2に貯溜されている強酸性電解水を、ポンプ9を作動させることによって、隔膜式電解装置10の陰極槽32と無隔膜式電解装置11の電解槽33と電解式オゾナイザ12の陰極槽35に供給した後、陰極生成水吐出口39より排水する。ここで、三方弁5はポンプ9と陰極槽32の給水口15とを接続するように切り換えられ、三方弁43は陰極槽32の排水口16と電解槽33の給水口18とを接続するように切り換えられ、三方弁6および三方弁7は電解槽33の排水口17と陰極槽35の給水口21とを接続するように切り換えられ、三方弁44は陰極槽35の排水口22と陰極生成水タンク4とを接続するように切り換えられ、三方弁8は陰極生成水タンク4と陰極生成水吐出口39とを接続するように切り換えられている。
まず、第1の変形例としては、図8に示すような電解水製造装置200としてもよい。
電解水製造装置200は、図1に示す電解水製造装置100を簡略化した構成である。図1に示す電解水製造装置100と比べると、無隔膜式電解装置11がなく、これに伴って、電磁弁46と三方弁43と強アルカリ性電解水吐出口45がない構成となっている。また、隔膜式電解装置10の陰極槽32の給水口15と原料水供給口36とを選択的に接続する三方弁52が付加されている。
隔膜式電解装置10における電気分解によって陽極槽31に強酸性電解水が生成され、陰極槽32に強アルカリ性電解水が生成される。陽極槽31に生成された強酸性電解水は強酸性電解水タンク2に貯溜され、強酸性電解水吐出口37より吐出され、陰極槽32に生成された強アルカリ電解水は電解式オゾナイザ12の陽極槽34に供給される。このため、電解式オゾナイザ12における電気分解によって陽極槽34には、アルカリ性を示すオゾン水が生成される。また、陰極槽35には、アルカリ性を示す陰極生成水が生成される。陽極槽34に生成されたアルカリ性オゾン水は、吐出口38より吐出される。
このように、電解水製造装置200を運転することによって、強酸性電解水とアルカリ性オゾン水とが製造される。製造された強酸性電解水は、殺菌/洗浄水として使用することができる。また、オゾン水に界面活性効果を有するアルカリ性溶液を付与することによって製造されたアルカリ性オゾン水によれば、対象物への濡れ性を格段に向上させることができ、本来オゾン水が有している殺菌力および洗浄力をより発揮させることができる。
この運転条件では、前述した運転条件とは異なり、電磁弁42を閉止状態として隔膜式電解装置10に水溶液を供給せず、隔膜式電解装置10では電気分解を行わないようにしている。そして、原料水給水口36からの原料水が給水口21より電解式オゾナイザ12の陰極槽35に供給される。電解式オゾナイザ12で行われる電気分解により陰極槽35には、アルカリ性を示す陰極生成水が生成される。生成された陰極生成水は、排水口22より排出され、給水口19より陽極槽34に供給される。さらに、電解式オゾナイザ12で行われる電気分解により陽極槽34には、オゾン水が生成される。生成されたオゾン水は、排水口20より排出され、吐出口38より吐出される。
このように、電解水製造装置200を運転することによって、オゾン水が製造される。製造されたオゾン水は、高い酸化力を有しており、殺菌/洗浄水として使用することができる。
この場合には、原料水調整装置により原料水中のカルシウムイオン、マグネシウムイオン等の陽イオンを除去して軟水や純水として、隔膜式電解装置10、無隔膜式電解装置11、電解式オゾナイザ12に供給する。これにより、電気分解によりカルシウム、マグネシウム等が析出して陰極表面もしくは陰極側の隔膜表面に付着することを抑制できる。
このような電解水製造装置を運転することによっても、オゾン含有強アルカリ性次亜水(無隔膜式電解装置11を備える構成の場合)、またはアルカリ性オゾン水(無隔膜式電解装置11を備えない構成の場合)が製造される。製造されたオゾン水含有強アルカリ性次亜水またはアルカリ性オゾン水によれば、対象物への濡れ性を格段に向上させることができ、本来オゾン水が有している殺菌力および洗浄力をより発揮させることができる。
電解水製造装置300には、電解式オゾナイザ12が備えられ、隔膜式電解装置10と無隔膜式電解装置11が備えられていない構成となっている。また、電解式オゾナイザ12の陽極槽34にアルカリ性溶液を供給するためのアルカリ性溶液タンク47、電解式オゾナイザ12の陰極槽35に電極洗浄用の酸性溶液を供給するための電極洗浄水タンク49、ポンプ48、三方弁50、三方弁51が備えられている。
このような電解水製造装置を運転することによって、アルカリ性溶液タンクからのアルカリ性溶液が電解式オゾナイザ12に供給されて、電気分解が行われることによって、電解式オゾナイザ12の陽極槽34にはアルカリ性を示すオゾン水が生成される。なお、酸性溶液タンクは、電極洗浄水タンクとしても用いることができる。
このような電解水製造装置により製造されたアルカリ性オゾン水によれば、対象物への濡れ性を格段に向上させることができ、本来オゾン水が有している殺菌力および洗浄力をより発揮させることができる。
この場合、オゾナイザとして、原料ガスとして大気中の酸素を使用し、コロナ放電および/もしくは沿面放電および/もしくは紫外線照射を行うことによって、オゾンガスを生成するオゾナイザを用いることができる。また、オゾナイザとして、大気中の酸素を濃縮し高濃度酸素ガスを生成するPSA装置(Pressure Swing Adsorption装置)と、PSA装置から供給される高濃度酸素ガスを原料として使用し、コロナ放電および/もしくは沿面放電および/もしくは紫外線照射を行うことによって、オゾンガスを生成するオゾナイザを用いることができる。また、酸素ボンベと、酸素ボンベから供給される酸素ガスを原料ガスとして使用し、コロナ放電および/もしくは沿面放電および/もしくは紫外線照射を行うことによって、オゾンガスを生成するオゾナイザを用いることができる。
また、この場合、混合装置として、アスピレータおよび/もしくは過流ポンプおよび/もしくは気液混合モジュールを用いることができる。
3 直流電源
6 三方弁
10 隔膜式電解装置
11 無隔膜式電解装置
12 電解式オゾナイザ
23 陽極
24 隔膜
25 陰極
26 陽極
27 陰極
28 陽極
29 隔膜
30 陰極
31 陽極槽
32 陰極槽
33 電解槽
34 陽極槽
35 陰極槽
36 原料水給水口
42 電磁弁
43 三方弁
44 三方弁
46 電磁弁
100 電解水製造装置
Claims (2)
- 隔膜により内部を、陽極を備えた陽極槽と陰極を備えた陰極槽とに分割して形成される隔膜式電解槽と、
陽極と陰極とを備え、隔膜を有しない無隔膜式電解槽と、
イオン交換隔膜により内部を、オゾン発生触媒機能を有する陽極を備えた陽極槽と陰極を備えた陰極槽とに分割して形成されるオゾナイザ電解槽と、
隔膜式電解槽の陽極槽および陰極槽と接続される食塩水タンクと、
オゾナイザ電解槽の陰極槽と接続される原料水給水口と、
無隔膜式電解槽と、隔膜式電解槽の陽極槽もしくは陰極槽との接続を選択的に切り換える切換手段と、
オゾナイザ電解槽の陽極槽と、無隔膜式電解槽もしくはオゾナイザ電解槽の陰極槽との接続を選択的に切り換える切換手段と、
原料水給水口と食塩水タンクとの接続もしくは非接続を選択的に切り換える切換手段と、
前記各電解槽の陽極と陰極との間に電圧を選択的に印加する直流電源とから構成されることを特徴とする電解水製造装置。 - 隔膜により内部を、陽極を備えた陽極槽と陰極を備えた陰極槽とに分割して形成される隔膜式電解槽と、
イオン交換隔膜により内部を、オゾン発生触媒機能を有する陽極を備えた陽極槽と陰極を備えた陰極槽とに分割して形成されるオゾナイザ電解槽と、
隔膜式電解槽の陽極槽および陰極槽と接続される食塩水タンクと、
オゾナイザ電解槽の陰極槽と接続される原料水給水口と、
オゾナイザ電解槽の陽極槽と、隔膜式電解槽の陰極槽もしくはオゾナイザ電解槽の陰極槽との接続を選択的に切り換える切換手段と、
原料水給水口と食塩水タンクとの接続もしくは非接続を選択的に切り換える切換手段と、
前記各電解槽の陽極と陰極との間に電圧を選択的に印加する直流電源とから構成されることを特徴とする電解水製造装置。
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