JP3746932B2 - Electrolyzed water generator - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、殺菌効果を有する電解水を生成する電解水生成装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、対向配置された1対の電極間にイオン透過性の隔膜を備え、該隔膜により2つの電解室に分離形成された電解槽を備える電解水生成装置が知られている。前記電解水生成装置では、各電解室に塩化ナトリウム等の塩化物を含む水溶液を供給し、両電極間に所定の電流を通じて前記塩化物水溶液の電解を行うことにより、陽極側の電解室から塩素、次亜塩素酸等の有効残留塩素を含む酸性の電解水が得られる。前記酸性の電解水は前記残留塩素を主体とする殺菌効果により、食器、食品、水道水等の殺菌、消毒に用いられる。また、前記残留塩素を主体とする殺菌効果は植物病原菌に対しても有効であるので、前記酸性の電解水は植物、土壌等の殺菌、消毒に用いることもできる。
【0003】
ところで、前記酸性の電解水を前記植物、土壌等の殺菌、消毒に用いるために圃場等に散布する場合には、相当まとまった量を必要とする。しかし、前記電解水生成装置で一度に大量の電解水を生成させようとすると、装置を大型化しなければならないとの問題がある。また、小型の装置で少量ずつ酸性の電解水を生成させて、該電解水を貯留しておくことも考えられるが、前記電解水は貯留されている間に殺菌効果が低減するとの問題がある。
【0004】
前記問題を解決するために、例えば特公平4−42077号公報には、原水に塩化ナトリウムを添加して得られる塩化ナトリウム水溶液を前記電解槽で電解して、陽極側の電解室から有効残留塩素を含む酸性の電解水を得ると共に、前記電解室外で該電解水に原水を添加して希釈する技術が提案されている。前記公報記載の技術によれば、前記陽極側の電解室から得られた酸性の電解水を前記原水で希釈することにより、残留塩素濃度またはpH値を任意に調整することができると共に、前記酸性の電解水の収量を増加させることができるとされている。
【0005】
しかしながら、前記公報記載の技術は、前記陽極側の電解室から取出された酸性の電解水に前記電解室外で前記原水を添加して希釈するものであるので、前記電解室から取出された電解水に含まれる残留塩素濃度を所定の希釈倍率により定まる濃度にできるに過ぎない。また、前記公報記載の技術では、前記電解室から取出された電解水に含まれる残留塩素濃度を所望の濃度に希釈する際の希釈倍率により定まる以上には電解水の収量を多くすることができない。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる事情に鑑み、陽極側の電解室から得られた酸性の電解水を希釈する際に、該電解水に含まれる残留塩素濃度を所定の希釈倍率により定まる濃度より高くすることができる電解水生成装置を提供することを目的とする。
【0007】
また、本発明の目的は、前記電解室から取出された電解水を前記電解室外で所望の濃度に希釈するとき以上の希釈倍率で希釈しても該所望の濃度の電解水を得ることができ、該電解水の収量を増加させることができる電解水生成装置を提供することにもある。
【0008】
さらに、本発明の目的は、電解効率を向上させることができる電解水生成装置を提供することにもある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、本発明の電解水生成装置は、対向配置された1対の電極間にイオン透過性の隔膜を備え、該隔膜により2つの電解室に分離形成された電解槽と、各電解室に供給される原水に塩化物を添加して塩化物水溶液を調製する塩化物添加手段と、該塩化物水溶液を被電解水として各電解室に供給する被電解水供給手段と、陽極側の電解室から塩素を含む酸性の電解水を取出す酸性電解水取出し手段とを備える電解水生成装置において、少なくとも前記陽極側の電解室内の前記酸性電解水取出し手段の近傍に、生成する電解水を希釈する希釈水を供給する希釈水供給手段を備えることを特徴とする。
【0010】
本発明の電解生成装置では、前記塩化物添加手段により原水に塩化ナトリウム等の塩化物を添加することにより調製された塩化物水溶液が、前記被電解水供給手段により前記電解槽の各電解室に供給される。次に、前記電解槽では前記1対の電極間に所定の電流を通じることにより、各電解室に供給された前記塩化物水溶液の電解を行う。
【0011】
前記電解において、前記陽極側の電解室では、次式(1)〜(4)の反応が起きる。
【0012】
【化1】
【0013】
また、前記陰極側の電解室では、次式(5)の反応が起きる。
【0014】
【化2】
【0015】
この結果、前記陽極側の電解室では塩素(Cl2)及び次亜塩素酸(HClO)を含む酸性の電解水が生成し、陰極側の電解室ではアルカリ性の電解水が生成する。各電解室は前記イオン透過性の隔膜により分離形成されているため、前記両電解水は相互に混合されることが無く、前記酸性の電解水は前記酸性電解水取出し手段により効率よく取出される。
【0016】
ところで、前記式(2)、(3)に示すように、前記陽極側の電解室で生成する塩素は、その一部は該電解室で生成する電解液に溶解するが、他の一部は前記電解液に溶解することなく気体状となる。前記気体状の塩素は、前記酸性の電解水が前記酸性電解水取出し手段により前記陽極の電解室外に取出されると、外気中に放出されるので、通常は残留塩素として作用しない。
【0017】
そこで、本発明の電解水生成装置は、前記希釈水供給手段を前記陽極側の電解室内の前記酸性電解水取出し手段の近傍に備え、該電解室で生成した酸性の電解水に希釈水を供給することにより、次式(6)に示すように、該電解室内で前記気体状の塩素の溶解を促進する。
【0018】
【化3】
【0019】
この結果、前記公報記載の従来技術のように前記電解室外で前記電解水に希釈水を供給する場合に比較して、同率の希釈率であれば、より残留塩素濃度の高い電解水を得ることができる。従って、より大きな殺菌効果を有する電解水を得ることができる。
【0020】
また、同率の残留塩素濃度を有する電解水を得ようとすれば、前記従来技術よりも希釈率を高くすることができ、前記酸性の電解水の収率を高めることができる。
【0021】
更に、本発明の電解水生成装置によれば、前記のようにして前記電解室内で前記気体状の塩素を前記生成した電解水に溶解せしめることにより、該電解水が該電解室の外に取り出されたときの塩素ガスの量を低減することができる。
【0022】
前記希釈水供給手段は、前記陽極側の電解室内の前記酸性電解水取出し手段の近傍に備えられていることが必要である。前記希釈水供給手段を前記酸性電解水取出し手段から離れた、例えば電解室中央位置に備えると、該希釈水供給手段により供給される希釈水により電解途中の前記塩化物水溶液を希釈して、電解効率を低くするので好ましくない。
【0023】
また、本発明の電解水生成装置において、前記被電解水供給手段は前記各電解室の底部から原水を供給すると共に、前記酸性電解水取出し手段は前記陽極側の電解室の上部から前記酸性の電解水を取出すことを特徴とする。前記気体状の塩素及び酸素は、前記陽極側の電解室内で気泡を生成し、電極等に付着する。そこで、前記被電解水供給手段により前記各電解室の底部から前記塩化物水溶液を供給すると共に、前記酸性電解水取出し手段により前記陽極側の電解室の上部から前記酸性の電解水を取出すことにより、前記陽極側の電解室内に底部から上部に向かう水流が形成される。また、前記電極等に付着した気体状の塩素及び酸素は該水流により移動せしめられて前記酸性電解水取出し手段近傍に集められ、該酸性電解水取出し手段近傍程、電極に多数付着した状態となる。
【0024】
本発明の電解水生成装置では、前述のように前記酸性電解水取出し手段近傍に前記希釈水供給手段を備えるものであるので、前記酸性電解水取出し手段近傍に集められた前記気体状の塩素を前記希釈水供給手段から供給される希釈水で攪拌しながら効率よく溶解せしめることができる。この結果、同率の希釈率であれば更に残留塩素濃度が高い電解水を得ることができる。
【0025】
また、前記陽極側の電解室では、前記式(1)に示すように酸素が発生し、その一部は気体状となって、気泡が前記塩素と同様に該電解室内で前記電極などに付着する。前記電極に前記塩素、酸素等の気泡が付着して該電極の表面が該気泡により被覆されると、該電極と前記塩化物水溶液との接触が阻害され、電解効率が低下する。
【0026】
しかし、本発明の電解水生成装置では、前述のように前記電極に付着した前記塩素、酸素等の気泡は前記水流により前記電極に沿って上部へ移動し、該電極の上部程、多数付着した状態となる。そこで、本発明の電解水生成装置では、前記電極が前記陽極側の電解室において前記希釈水供給手段に臨む位置に備えられていることにより、該電極の上部に付着した前記塩素、酸素等の気泡を該希釈水供給手段から供給される希釈水による水流で攪拌することによって電極表面から除去することができる。この結果、更に電解効率を向上させることができ、また電極への電荷の局部的な集中が緩和されるため、電極の劣化を抑制して長寿命化を図ることができる。
【0027】
本発明の電解水生成装置では、前記希釈水はどのような水であってもよいが、前記各電解室に供給されるものと同一の原水を用いることにより、構成を簡素化してコストを低減することができる。前記原水は、前記各電解室に供給される原水と別に前記希釈水供給手段に供給されてもよく、前記塩化物添加手段の上流側で分岐させて、前記希釈水供給手段に供給するようにしてもよい。
【0028】
【発明の実施の形態】
次に、添付の図面を参照しながら本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。図1は本実施形態の電解水生成装置のシステム構成図であり、図2は図1示の電解槽の縦断面図、図3は図2のIII−III線断面図である。また、図4は電解水生成装置における電解電流と生成した電解水に含まれる残留塩素濃度との関係について本実施形態と従来例との比較を示すグラフであり、図5は電解水生成装置における被電解水の流量当たりの電荷量と、生成した電解水のpHとの関係について本実施形態と従来例との比較を示すグラフであり、図6は同一濃度の残留塩素を含む電解水を得るために電解水生成装置において消費される電力について本実施形態と従来例との比較を示すヒストグラムである。
【0029】
図1に示すように、本実施形態の電解水生成装置1において、電解槽2は対向配置された電極3,4の間にイオン透過性の隔膜5を備え、隔膜5により2つの電解室6,7が分離形成された構成となっている。電極3,4は、メッシュ状のチタン電極に白金及びイリジウム酸化物を主とする電解触媒(日本カーリット社製)が担持されたもので、電源装置8に接続されて例えば電極3が陽極、電極4が陰極とされている。
【0030】
各電解室6,7の底部には塩化ナトリウム水溶液供給導管9,10が接続されている。塩化ナトリウム水溶液供給導管9,10は原水導管11、電磁弁12、減圧弁13を介して図示しない水道管等に接続され、濃塩化ナトリウム水溶液タンク14からメータリングポンプ15により供給される濃塩化ナトリウム水溶液が原水導管11内で原水と混合されて調製される所定濃度の塩化ナトリウム水溶液が塩化ナトリウム水溶液供給導管9,10から各電解室6,7に供給されるようになっている。尚、原水導管11にはフローセンサ11aが備えられ、塩化ナトリウム水溶液供給導管9,10にはそれぞれ流量調整弁9a、10aが備えられている。
【0031】
また、各電解室6,7で前記塩化ナトリウム水溶液の電解により生成する酸性またはアルカリ性の電解水は、各電解室6,7の上部に接続された電解水取出導管16,17により取り出され、三方弁18,19により酸性の電解水は酸性電解水取出導管20から、アルカリ性の電解水はアルカリ性電解水取出導管21から取り出されるようになっている。
【0032】
各電解室6,7の上部には、電解水取出導管16,17の近傍に希釈水導管22,23が接続されており、希釈水導管22,23はバイパス導管24、電磁弁25、減圧弁26を介して、濃塩化ナトリウム水溶液タンク14の上流側で原水導管11に接続されている。尚、希釈水導管22,23にはそれぞれ流量調整弁22a、23a、フローセンサ22b、23bが備えられている。
【0033】
電解水生成装置1では、電極3,4の極性を前記のまま固定しておくと、陰極側の電極4に炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム等の塩基性化合物の析出物からなるスケールが付着して次第に電解効率が低減する。そこで、電解水生成装置1では、これを防止するために、制御手段27により電極3,4の極性を周期的に交互に切り換えるようになっている。また、電極3,4の極性を切替えると各電解室6,7で生成する電解水の液性も切替るので、制御手段27は電極3,4の極性切り換えに対応して三方弁18,19の接続方向を切替る制御を行う。
【0034】
例えば、制御手段27により電極3を陽極、電極4を陰極として電解を行うときには、三方弁18により電解水取出導管16と酸性電解水取出導管20とを接続するとともに、三方弁19により電解水取出導管17とアルカリ性電解水取出導管21とを接続する。この場合には、電解室6が陽極側となるので電解室6で酸性の電解水が生成し、陰極側となる電解室7にはアルカリ性の電解水が生成する。そして、電解室6で生成した酸性の電解水は酸性電解水取出導管20から、電解室7で生成したアルカリ性の電解水は同様にアルカリ性電解水取出導管21から取り出される。
【0035】
次に、図2及び図3を参照して電解槽2の構成について説明する。
【0036】
電解槽2は、内部に電解室6,7を形成する空洞部31,32を備えるハウジング33,34が、空洞部31,32が間にイオン透過性の隔膜5を挟んで対向するように組み合わされた構成を備える。ハウジング33,34は、図3にハウジング33を例として示すように略長方形状であり、底部に空洞部31,32に連通する塩化ナトリウム水溶液導入部35,36、上部に空洞部31,32に連通する電解水取出部37,38が設けられている。塩化ナトリウム水溶液導入部35,36には、その一方の端部に、図1示の塩化ナトリウム水溶液供給導管9,10が接続される塩化ナトリウム水溶液供給導管接続部39,40が設けられている。また、電解水取出部37,38には、塩化ナトリウム水溶液供給導管接続部39,40に対してハウジング33,34の対角線上反対側の端部に、図1示の電解水取出導管16,17が接続される電解水取出導管接続部41,42が設けられ、電解水取出導管接続部41,42の反対側の端部には図1示の希釈水供給導管22,23が接続される希釈水供給導管接続部43,44が設けられている。尚、図2では、電解水取出導管接続部41,42は希釈水供給導管接続部43,44の陰に隠れている。
【0037】
塩化ナトリウム水溶液導入部35,36と電解水取出部37,38とは、空洞部31,32の内面に垂直方向に沿って形成された複数の細い通液路45,46により連通されており、通液路45,46上にメッシュ状の電極3(図3に仮想線示する),4(図示せず)が設けられている。電極3,4はハウジング33,34を貫通して設けられた電極端子47,48に支持されており、電極3,4の上端は電解水取出部37,38内で希釈水供給導管接続部43,44に臨んで設けられている。電極端子47,48はハウジング33,34の外部で図1示の電源装置8に接続されている。
【0038】
尚、ハウジング33,34は図3示の複数のねじ孔49,50に挿通されるボルト(図示せず)により相互に螺着して組み合わせられる。
【0039】
次に、図1乃至図3に示す本実施形態の電解水生成装置1の作動について説明する。
【0040】
本実施形態の電解水生成装置1では原水として通常の水道水を使用しており、まず、メータリングポンプ15により濃塩化ナトリウム水溶液タンク14から濃塩化ナトリウム水溶液を原水導管11に供給し、例えば0.025〜0.05モル/リットル(1.46〜2.93g/リットル)の範囲の濃度の塩化ナトリウム水溶液を調製し、該塩化ナトリウム水溶液を塩化ナトリウム水溶液供給導管9,10から各電解室6,7の塩化ナトリウム水溶液導入部35,36に供給する。塩化ナトリウム水溶液導入部35,36に導入された塩化ナトリウム水溶液は、通液路45,46により電解水取出部37,38に至り、電解水取出導管16,17から取出される。
【0041】
次に、制御手段27により、例えば、電極3を陽極、電極4を陰極として電解を行うと、陽極側の電解室6では前記式(1)〜(4)示の反応が起き、有効残留塩素を含む酸性の電解水が生成し、陰極側の電解室7では前記式(5)示の反応が起きてアルカリ性の電解水が生成する。このとき、電解水取出部37,38には、電解水取出導管接続部41,42が設けられている端部と反対側の端部に設けられている希釈水供給導管接続部43,44に接続されている希釈水供給導管22,23から、塩化ナトリウムを含まない原水が希釈水として供給される。前記希釈水は、例えば塩化ナトリウム水溶液供給導管9,10から供給される塩化ナトリウム水溶液と略同等量(1:1)で供給され、この結果前記倍率で希釈された電解水が得られる。
【0042】
前記電解時に、陽極側の電解室6では前記反応に伴って気体状の塩素及び酸素が生成し、該塩素及び酸素が気泡を形成して電極3に付着する。一方、塩化ナトリウム水溶液導入部35に導入された塩化ナトリウム水溶液は、通液路45に沿って電解水取出部37に至るゆるやかな水流を形成するので、前記塩素及び酸素の気泡は該水流により電極3の表面に沿って移動し、電解水取出部37内で希釈水供給導管接続部43に臨んで設けられている電極3の上端に集められ、電極3の上端部程、多数付着した状態を形成する。そして、電極3の上端に集められた前記塩素及び酸素の気泡は、この部分に直接供給される前記希釈水による新たな水流によって攪拌され、溶解が促進される。
【0043】
この結果、電極室6から取出される酸性の電解水に含まれる残留塩素濃度が高くなると共に、前記塩素及び酸素の気泡が電極3の表面から除去されることにより電解効率が向上する。
【0044】
このとき、希釈水供給導管22は、電解水取出部37内で電解水取出導管接続部41が設けられている端部と反対側の端部に設けられている希釈水供給導管接続部43に接続されている。従って、希釈水供給導管22から供給された希釈水が希釈水供給導管接続部43側から電解水取出導管接続部41方向に流れる間に、前記塩素及び酸素の気泡を攪拌しながら効率よく溶解を促進することができる。
【0045】
また、希釈水供給導管接続部43はオリフィスを備えていてもよい。前記希釈水は、前記オリフィスを介して電解水取出部37内に供給される結果、流速が増大し、前記塩素及び酸素の気泡を巻き込んで流れるので、前記塩素及び酸素の気泡をさらに効率よい溶解を促進することができる。
【0046】
また、前記電解時に、陰極側の電解室7では前記反応に伴って気体状の水素が生成し、該水素が気泡を形成して電極4に付着する。しかし、この水素の気泡は陽極側の電解室6の場合と同様に、塩化ナトリウム水溶液導入部36に導入され通液路46に沿って電解水取出部38に至るゆるやかな塩化ナトリウム水溶液の水流により電極4の上端に集められ、電極4の上端部程、多数付着した状態を形成する。そして、希釈水供給導管24からこの部分に供給される希釈水による新たな水流によって、電極4の表面から気泡を除去することができる。従って、陰極側の電解室7においても電解効率が向上する。
【0047】
次に、電解室6で得られた酸性の電解水は、電解水取出導管接続部41に接続されている電解水取出導管16により電解室6から取出される。このとき、制御装置27は、電極3を陽極、電極4を陰極とする設定に対応して、三方弁18により電解水取出導管16と酸性電解水取出導管20とを接続するとともに、三方弁19により電解水取出導管17とアルカリ性電解水取出導管21とを接続している。従って、前記酸性の電解水が酸性電解水取出導管20から取出される。
【0048】
次に、本実施形態の電解水生成装置1及び従来の電解水生成装置において、電極3,4に通じる電解電流を変えて、電解電流と、電解室6で得られた酸性の電解水に含まれる残留塩素濃度との関係を比較した。前記従来の電解水生成装置は、図1示の本実施形態の電解水生成装置1において、希釈水供給導管22,23をそれぞれ電解水取出導管16,17に接続し、電解槽2の外部で希釈水を供給するようにした以外は電解水生成装置1と全く同一の構成である。塩化ナトリウム水溶液の濃度、供給量及び希釈水の供給量は、本実施形態の電解水生成装置1、従来の電解水生成装置とも全く同一条件である。結果を図4に示す。
【0049】
図4から、本実施形態の電解水生成装置1によれば、電解室6で得られた酸性の電解水に含まれる残留塩素濃度は、電解電流の大きさに関らず、従来の電解水生成装置よりも高くなることが明らかである。これは、本実施形態の電解水生成装置1は、希釈率が同一であれば、従来の電解水生成装置より高濃度の残留塩素を含む電解水を得ることができることを示している。
【0050】
また、図4の結果は、本実施形態の電解水生成装置1によれば、同一濃度の残留塩素を含む電解水を得ようとすれば、従来の電解水生成装置よりも希釈率を高くして、前記酸性の電解水の収率を高めることができることを示している。
【0051】
次に、本実施形態の電解水生成装置1及び従来の電解水生成装置において、電解室6,7に供給される塩化ナトリウム水溶液の流量に対し該塩化ナトリウム水溶液に付与される電荷量の比と、電解室6で生成した酸性の電解水のpHとの関係を比較した。結果を図5に示す。尚、図5では塩化ナトリウム水溶液の流量(Q)に対する該塩化ナトリウム水溶液に付与される電荷量(I)の比をI/Qの対数で示している。
【0052】
図5から、本実施形態の電解水生成装置1によれば、電解室6で得られた酸性の電解水のpHは、I/Qの値の大きさに関らず、従来の電解水生成装置よりも低くなることが明らかである。これは、本実施形態の電解水生成装置1では、前記式(1)、(4)で示される反応におけるプロトン(H+)の生成効率が、従来の電解水生成装置よりも高く、電解効率が向上されていることを示している。
【0053】
次に、本実施形態の電解水生成装置1及び従来の電解水生成装置において、30ppmの残留塩素を含む電解水を得るために電解水生成装置において消費される電力を比較した。結果を図6に示す。
【0054】
図6から、本実施形態の電解水生成装置1によれば、従来の電解水生成装置に比較して消費電力が少なく、電解効率が向上されていることが明らかである。
【0055】
前記実施形態では、制御装置27により電極3を陽極、電極4を陰極に設定する場合を例として説明している。しかし、本実施形態の電解水生成装置1は、制御装置27により電極3,4の極性が切替えられ、電極3が陰極、電極4が陽極となった場合についても、電極3,4の極性及び電解室6,7で生成する電解水の液性が逆転する以外は前記実施形態と全く同一に作動する。
【0056】
尚、この場合、制御手段27は電極3を陰極、電極4を陽極とする設定に対応して、三方弁18により電解水取出導管17と酸性電解水取出導管20とを接続するとともに、三方弁19により電解水取出導管16とアルカリ性電解水取出導管21とを接続する。従って、前記酸性の電解水が酸性電解水取出導管20から取出されることに変わりはない。
【0057】
また、前記実施形態では、原水に塩化ナトリウムを添加する場合を示しているが、塩化ナトリウムに替えて塩化カリウム等他の塩化物を用いるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の電解水生成装置の一例を示すシステム構成図。
【図2】図1示の電解槽の縦断面図。
【図3】図2のIII−III線断面図。
【図4】電解水生成装置における電解電流と生成した電解水に含まれる残留塩素濃度との関係について図1示の実施形態と従来例との比較を示すグラフ。
【図5】電解水生成装置における被電解水の流量当たりの電荷量と、生成した電解水のpHとの関係について図1示の実施形態と従来例との比較を示すグラフ。
【図6】同一濃度の残留塩素を含む電解水を得るために電解水生成装置において消費される電力について図1示の実施形態と従来例との比較を示すヒストグラム。
【符号の説明】
1…電解水生成装置、 2…電解槽、 3,4…電極、 5…イオン透過性の隔膜、 6,7…電解室、 9,10…被電解水供給手段、 14,15…塩化物添加手段、 16,17,20…酸性電解水取出し手段、 22,23…希釈水供給手段。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electrolyzed water generating device that generates electrolyzed water having a bactericidal effect.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, an electrolyzed water generating apparatus is known that includes an ion-permeable diaphragm between a pair of electrodes arranged opposite to each other and an electrolytic cell that is separated and formed into two electrolysis chambers by the diaphragm. In the electrolyzed water generating device, an aqueous solution containing a chloride such as sodium chloride is supplied to each electrolytic chamber, and the aqueous chloride solution is electrolyzed through a predetermined current between both electrodes, so that chlorine from the electrolytic chamber on the anode side can be obtained. Acidic electrolyzed water containing effective residual chlorine such as hypochlorous acid is obtained. The acidic electrolyzed water is used for sterilization and disinfection of tableware, food, tap water, etc. due to the sterilization effect mainly composed of the residual chlorine. In addition, since the bactericidal effect mainly composed of residual chlorine is effective against phytopathogenic bacteria, the acidic electrolyzed water can also be used for sterilization and disinfection of plants, soil and the like.
[0003]
By the way, when the acidic electrolyzed water is sprayed on a field or the like to be used for sterilization or disinfection of the plant, soil or the like, a considerable amount is required. However, if a large amount of electrolyzed water is generated at once by the electrolyzed water generating device, there is a problem that the device must be enlarged. Further, it is conceivable that acidic electrolyzed water is generated little by little with a small device and the electrolyzed water is stored, but there is a problem that the sterilizing effect is reduced while the electrolyzed water is stored. .
[0004]
In order to solve the above problem, for example, Japanese Patent Publication No. 4-42077 discloses that a sodium chloride aqueous solution obtained by adding sodium chloride to raw water is electrolyzed in the electrolytic cell, and effective residual chlorine is discharged from the electrolytic chamber on the anode side. A technique has been proposed in which acidic electrolyzed water containing water is obtained and raw water is added to the electrolyzed water outside the electrolysis chamber for dilution. According to the technique described in the publication, the residual chlorine concentration or pH value can be arbitrarily adjusted by diluting the acidic electrolyzed water obtained from the electrolytic chamber on the anode side with the raw water, and the acidic It is said that the yield of electrolyzed water can be increased.
[0005]
However, since the technique described in the publication is to dilute the acidic electrolyzed water taken out from the electrolytic chamber on the anode side by adding the raw water outside the electrolyzed chamber, the electrolyzed water taken out from the electrolyzed chamber The residual chlorine concentration contained in can only be determined by a predetermined dilution factor. Further, in the technique described in the above publication, the yield of electrolyzed water cannot be increased beyond that determined by the dilution ratio when the residual chlorine concentration contained in the electrolyzed water taken out from the electrolysis chamber is diluted to a desired concentration. .
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In view of such circumstances, in the present invention, when diluting acidic electrolyzed water obtained from the electrolysis chamber on the anode side, the residual chlorine concentration contained in the electrolyzed water may be made higher than the concentration determined by a predetermined dilution factor. An object of the present invention is to provide an electrolyzed water generating device that can be used.
[0007]
In addition, the object of the present invention is to obtain electrolyzed water having a desired concentration even when the electrolyzed water taken out from the electrolyzed chamber is diluted to a desired concentration outside the electrolyzed chamber at a dilution ratio higher than that. Another object is to provide an electrolyzed water generating device capable of increasing the yield of the electrolyzed water.
[0008]
Furthermore, the objective of this invention is also providing the electrolyzed water generating apparatus which can improve electrolysis efficiency.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve such an object, an electrolyzed water generating apparatus of the present invention comprises an electrolytic cell comprising an ion-permeable diaphragm between a pair of opposed electrodes, and separated into two electrolysis chambers by the diaphragm. A chloride addition means for preparing a chloride aqueous solution by adding chloride to the raw water supplied to each electrolysis chamber; an electrolyzed water supply means for supplying the chloride aqueous solution to each electrolysis chamber as electrolyzed water; In an electrolyzed water generating device comprising an acidic electrolyzed water extraction means for extracting acidic electrolyzed water containing chlorine from an electrolytic chamber on the anode side, an electrolysis generated at least in the vicinity of the acidic electrolyzed water extracting means in the electrolytic chamber on the anode side Dilution water supply means for supplying dilution water for diluting water is provided.
[0010]
In the electrolytic generation apparatus of the present invention, a chloride aqueous solution prepared by adding chloride such as sodium chloride to raw water by the chloride addition means is supplied to each electrolytic chamber of the electrolytic cell by the electrolyzed water supply means. Supplied. Next, in the electrolytic cell, the chloride aqueous solution supplied to each electrolytic chamber is electrolyzed by passing a predetermined current between the pair of electrodes.
[0011]
In the electrolysis, reactions of the following formulas (1) to (4) occur in the electrolytic chamber on the anode side.
[0012]
[Chemical 1]
[0013]
In the electrolysis chamber on the cathode side, the reaction of the following formula (5) occurs.
[0014]
[Chemical formula 2]
[0015]
As a result, acidic electrolytic water containing chlorine (Cl 2 ) and hypochlorous acid (HClO) is generated in the electrolytic chamber on the anode side, and alkaline electrolytic water is generated in the electrolytic chamber on the cathode side. Since each electrolytic chamber is separated and formed by the ion-permeable diaphragm, the two electrolyzed waters are not mixed with each other, and the acidic electrolyzed water is efficiently taken out by the acidic electrolyzed water take-out means. .
[0016]
By the way, as shown in the above formulas (2) and (3), a part of the chlorine generated in the electrolytic chamber on the anode side is dissolved in the electrolytic solution generated in the electrolytic chamber, while the other part is It becomes gaseous without dissolving in the electrolyte. The gaseous chlorine does not normally act as residual chlorine because the acidic electrolyzed water is released into the outside air when the acidic electrolyzed water is taken out of the anode electrolysis chamber by the acidic electrolyzed water take-out means.
[0017]
Therefore, the electrolyzed water generating apparatus of the present invention is provided with the dilution water supply means in the vicinity of the acidic electrolyzed water take-out means in the electrolytic chamber on the anode side, and supplies dilution water to the acidic electrolyzed water generated in the electrolysis chamber. By doing so, as shown to following Formula (6), melt | dissolution of the said gaseous chlorine is accelerated | stimulated in this electrolytic chamber.
[0018]
[Chemical 3]
[0019]
As a result, compared to the case where dilution water is supplied to the electrolyzed water outside the electrolysis chamber as in the prior art described in the publication, it is possible to obtain electrolyzed water having a higher residual chlorine concentration if the dilution rate is the same. Can do. Therefore, electrolyzed water having a greater sterilizing effect can be obtained.
[0020]
Moreover, if it is going to obtain the electrolyzed water which has the residual chlorine density | concentration of the same rate, a dilution rate can be made higher than the said prior art and the yield of the said acidic electrolyzed water can be raised.
[0021]
Furthermore, according to the electrolyzed water generating apparatus of the present invention, the electrolyzed water is taken out of the electrolyzed chamber by dissolving the gaseous chlorine in the electrolyzed chamber as described above. The amount of chlorine gas can be reduced.
[0022]
The dilution water supply means needs to be provided in the vicinity of the acidic electrolyzed water extraction means in the electrolytic chamber on the anode side. When the diluting water supply means is provided away from the acidic electrolyzed water take-out means, for example, at the center of the electrolysis chamber, the chloride aqueous solution in the middle of electrolysis is diluted with diluting water supplied by the diluting water supply means. Since efficiency is lowered, it is not preferable.
[0023]
In the electrolyzed water generating apparatus of the present invention, the electrolyzed water supply means supplies raw water from the bottom of each electrolysis chamber, and the acidic electrolyzed water take-out means is from the top of the electrolysis chamber on the anode side. It is characterized by taking out electrolyzed water. The gaseous chlorine and oxygen generate bubbles in the electrolytic chamber on the anode side and adhere to electrodes and the like. Therefore, by supplying the aqueous chloride solution from the bottom of each electrolysis chamber by the electrolyzed water supply means, and by taking out the acidic electrolyzed water from the top of the electrolysis chamber on the anode side by the acidic electrolyzed water extraction means A water flow from the bottom to the top is formed in the electrolytic chamber on the anode side. Further, gaseous chlorine and oxygen adhering to the electrode or the like are moved by the water flow and collected in the vicinity of the acidic electrolyzed water extraction means, and a larger number of adhering to the electrode is in the vicinity of the acidic electrolyzed water extraction means. .
[0024]
In the electrolyzed water generating apparatus of the present invention, the diluting water supply means is provided in the vicinity of the acidic electrolyzed water extraction means as described above, and thus the gaseous chlorine collected in the vicinity of the acidic electrolyzed water extraction means is removed. It can be dissolved efficiently while stirring with dilution water supplied from the dilution water supply means. As a result, if the dilution rate is the same, electrolyzed water having a higher residual chlorine concentration can be obtained.
[0025]
Further, in the electrolytic chamber on the anode side, oxygen is generated as shown in the formula (1), part of which is gaseous, and bubbles are attached to the electrodes and the like in the electrolytic chamber in the same manner as the chlorine. To do. When bubbles such as chlorine and oxygen adhere to the electrode and the surface of the electrode is covered with the bubbles, the contact between the electrode and the aqueous chloride solution is hindered, and the electrolysis efficiency decreases.
[0026]
However, in the electrolyzed water generating apparatus of the present invention, as described above, the bubbles such as chlorine and oxygen adhering to the electrode move upward along the electrode due to the water flow, and a larger number of the air bubbles adhere to the upper part of the electrode. It becomes a state. Therefore, in the electrolyzed water generating apparatus of the present invention, the electrode is provided at a position facing the dilution water supply means in the electrolysis chamber on the anode side, so that the chlorine, oxygen, etc. attached to the upper part of the electrode The bubbles can be removed from the surface of the electrode by stirring with a flow of dilution water supplied from the dilution water supply means. As a result, the electrolysis efficiency can be further improved, and the local concentration of electric charges on the electrode is alleviated, so that the deterioration of the electrode can be suppressed and the life can be extended.
[0027]
In the electrolyzed water generating apparatus of the present invention, the dilution water may be any water, but by using the same raw water that is supplied to each electrolysis chamber, the configuration is simplified and the cost is reduced. can do. The raw water may be supplied to the dilution water supply means separately from the raw water supplied to each electrolysis chamber, and may be branched upstream of the chloride addition means and supplied to the dilution water supply means. May be.
[0028]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a system configuration diagram of the electrolyzed water generating apparatus of the present embodiment, FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the electrolytic cell shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III in FIG. FIG. 4 is a graph showing a comparison between the present embodiment and the conventional example regarding the relationship between the electrolysis current in the electrolyzed water generating device and the residual chlorine concentration contained in the generated electrolyzed water, and FIG. FIG. 6 is a graph showing a comparison between this embodiment and a conventional example regarding the relationship between the amount of charge per flow rate of electrolyzed water and the pH of the generated electrolyzed water, and FIG. 6 provides electrolyzed water containing residual chlorine of the same concentration. It is a histogram which shows the comparison with this embodiment and a prior art example about the electric power consumed in an electrolyzed water generating apparatus.
[0029]
As shown in FIG. 1, in the electrolyzed
[0030]
Sodium chloride aqueous
[0031]
In addition, the acidic or alkaline electrolyzed water generated by electrolysis of the sodium chloride aqueous solution in each
[0032]
[0033]
In the electrolyzed
[0034]
For example, when the electrolysis is performed with the
[0035]
Next, the structure of the
[0036]
The
[0037]
The sodium chloride aqueous
[0038]
The
[0039]
Next, the operation of the electrolyzed
[0040]
In the electrolyzed
[0041]
Next, when electrolysis is performed by the control means 27 using, for example, the
[0042]
During the electrolysis, gaseous chlorine and oxygen are generated in the
[0043]
As a result, the residual chlorine concentration contained in the acidic electrolyzed water taken out from the
[0044]
At this time, the diluting
[0045]
Moreover, the dilution water supply
[0046]
Further, during the electrolysis, gaseous hydrogen is generated in the
[0047]
Next, the acidic electrolyzed water obtained in the
[0048]
Next, in the electrolyzed
[0049]
From FIG. 4, according to the electrolyzed
[0050]
In addition, according to the electrolyzed
[0051]
Next, in the electrolyzed
[0052]
From FIG. 5, according to the electrolyzed
[0053]
Next, in the electrolyzed
[0054]
From FIG. 6, according to the electrolyzed
[0055]
In the embodiment, the case where the
[0056]
In this case, the control means 27 connects the electrolyzed
[0057]
Moreover, although the case where sodium chloride is added to raw | natural water is shown in the said embodiment, it may replace with sodium chloride and may make it use other chlorides, such as potassium chloride.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a system configuration diagram showing an example of an electrolyzed water generating apparatus of the present invention.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the electrolytic cell shown in FIG.
3 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG.
FIG. 4 is a graph showing a comparison between the embodiment shown in FIG. 1 and a conventional example regarding the relationship between the electrolysis current in the electrolyzed water generator and the residual chlorine concentration contained in the generated electrolyzed water.
FIG. 5 is a graph showing a comparison between the embodiment shown in FIG. 1 and the conventional example regarding the relationship between the amount of charge per flow rate of electrolyzed water in the electrolyzed water generating device and the pH of the generated electrolyzed water.
FIG. 6 is a histogram showing a comparison between the embodiment shown in FIG. 1 and the conventional example regarding the electric power consumed in the electrolyzed water generating device to obtain electrolyzed water containing residual chlorine having the same concentration.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (4)
少なくとも前記陽極側の電解室内の前記酸性電解水取出し手段の近傍に、生成する電解水を希釈する希釈水を供給する希釈水供給手段を備えることを特徴とする電解水生成装置。An ion-permeable diaphragm is provided between a pair of electrodes arranged opposite to each other, and an electrolytic cell separated into two electrolytic chambers by the diaphragm, and chloride is added to the raw water supplied to each electrolytic chamber. Chloride addition means for preparing an aqueous solution, electrolyzed water supply means for supplying the chloride aqueous solution as electrolyzed water to each electrolysis chamber, and acidic electrolysis for removing acidic electrolyzed water containing chlorine from the electrolysis chamber on the anode side In the electrolyzed water generating device comprising water extraction means,
An electrolyzed water generating apparatus comprising: a diluting water supplying means for supplying diluting water for diluting the generated electrolyzed water at least in the vicinity of the acidic electrolyzed water extracting means in the electrolytic chamber on the anode side.
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