JPH0686979A - 電解槽 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 特にアルカリイオン水や酸性イオン水を生成
する水処理装置として用いる場合に、電極から有害な金
属イオンの溶出を防止して人体への安全性を高め、併せ
て、ミネラル成分の付着積層を防止して電極及び装置の
寿命アップ、電解効率の向上を図った電解槽を提供す
る。 【構成】 陽極２１及び陰極２２の表面を非酸化性の導
電材で被覆して一層以上の金属イオン溶出防止膜２４を
設けることにより、人体に有害な金属イオンの溶出が防
止される。また、アクチュエータによって陽極２１及び
陰極２２を互いに離間する方向に移動可能であり、スケ
ールの脱離のため印加電圧の切り替えにより陽極２２と
陰極２１の極性を逆にする場合、両極の対向距離を拡大
して相手極にイオンを再積層させるのを防止する。ま
た、陽極２２及び陰極２１の背面を絶縁材で被覆し、背
面へのスケール付着を防止することで、流路が狭くなる
のを防ぐとともに、陰極２１及び陽極２２の移動を妨げ
ないようにしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、水を電気分解する電解
槽に関し、特にアルカリイオン水および酸性イオン水を
生成する水処理装置等として好適な電解槽に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、飲料水や料理に適したアルカリイ
オン水や、洗顔および食器家具洗浄等に効果的な酸性イ
オン水を生成して使用に供するために、水道水等の水を
電気分解して陽イオンと陰イオンを生成する電解槽を殺
菌浄化装置に組み合わせた水処理装置が広く一般に普及
している。

【０００３】図７は、水電解槽の従来例を示している。
槽本体１内には陽極２および陰極３が対で設けられ、水
道水等の原水（矢印で示す）が導入口５、６から導入さ
れる。こうした水電解槽の場合、陽極２と陰極３との間
を多孔性または透過性の石綿布やファイバ等による隔膜
４で分離している。従って、通電により陽極２および陰
極３の両極間に電圧を印加すると、陰極３にはカルシウ
ム（Ｃａ）やマグネシウム（Ｍｇ）などのミネラル成分
である陽イオンが集められ、陽極２には塩素（Ｃｌ）等
の陰イオンが集められる。陽イオンはアルカリイオン水
として出口８から供出され、陰イオンは酸性イオン水と
して出口９から供出されて、それぞれの使用目的に応じ
て供される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この図７に
示されるような従来の電解槽においては、電極の陽極２
及び陰極３の材質にステンレス鋼（ＳＵＳ３０４等）ま
たはフェライトなどが用いられているため、こうした材
質の電極は消耗に伴って有害な六価クロム等の金属イオ
ンが溶出するなど人体への安全性に問題があった。

【０００５】また、特にアルカリイオン水を集める陰極
３の場合、ミネラル成分である陽イオンが陰極表面にそ
のまま滞留し、スケールとして積層するといった不具合
がある。その結果、電解効率が著しく減少し、装置寿命
にも大きく影響を及ぼしていた。また、付着したミネラ
ル成分を脱離除去するために、印加電圧を切り替えて陽
極２と陰極３の極性を逆にする場合、両極の対向距離が
狭いために、相手の極に再積層させて逆効果となる場合
がある。

【０００６】本発明の主たる目的は、特にアルカリイオ
ン水や酸性イオン水を生成する水処理装置として用いる
場合に、電極から有害な金属イオンの溶出を防止して人
体への安全性を高めた電解槽を提供することにある。

【０００７】併せて、本発明の目的は、特にミネラル成
分の付着堆積を防止して電極及び装置の寿命アップ、そ
して電解効率の向上を図った電解槽を提供することにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明による電解槽は、請求項１にあっては、陽極
及び陰極の表面を非酸化性の導電材で被覆して一層以上
の金属イオン溶出防止膜を設けた構成となっている。

【０００９】また、請求項２にあっては、陽極及び陰極
を互いに離間させて対向距離を拡大する方向に移動可能
とすることもできる。

【００１０】また、請求項３にあっては、請求項２及び
３に関連して、ばね部材を介して所定の対向距離を保ち
配置された陽極及び陰極と、陽極及び陰極の極性を変更
して逆極とするときばね部材に抗して陽極及び陰極を対
向距離を大きくする方向に拡げるアクチュエータと、を
備えて構成することができる。

【００１１】更に、請求項４にあっては、請求項２また
は３に関連して、陽極及び陰極の背面を絶縁材で被覆す
ることもできる。

【００１２】

【作用】請求項１の場合、陽極及び陰極の表面を非酸化
性の導電材で被覆して一層以上の金属イオン溶出防止膜
を設けたことで、両極から有害な金属イオンの溶出が防
止され、特に水処理装置として用いる場合、人体に影響
しない。

【００１３】請求項２及び３の場合は、対向する陽極及
び陰極を互いに離間する方向にアクチュエータで移動可
能とすることで、ミネラル成分である陽イオンが陰極表
面にそのまま滞留したスケールの脱離を目的して、印加
電圧の切り替えにより陽極と陰極の極性を逆にする場
合、両極の対向距離を拡大できる。結果、相手の極にイ
オンを再積層させるのを防止できる。

【００１４】また、請求項４の場合、陽極及び陰極の背
面を絶縁材で被覆することで、電極の背面にスケールが
付着するのを防止し、スケールによって流路が狭くなる
のを防ぐとともに、スケールの堆積で電極の移動に影響
しない。

【００１５】

【実施例】以下、本発明による電解槽の実施例を図面に
基づいて説明する。

【００１６】図１に示すように、実施例の電解槽は、こ
の槽の本体１０に電解用原水として供給される水道水の
導入口１１が設けられ、槽本体１０の内部には陰極２１
及び陽極２２を一対とする電極２０が設けられ、この電
極２０への電圧印加によって導入された水道水の電解を
行うようになっている。

【００１７】図２は、陰極２１及び陽極２２を構成する
電極２０の概略断面を示している。電極２０の基材２３
は実施例ではＳＵＳ３０４によるステンレス鋼で平板状
または棒状に成形され、この基材２３の全表面は白金
（Ｐｔ）による金属イオン防止膜２４で被覆されてい
る。この金属イオン防止膜２４を形成する白金は非酸化
性の導電材であり、電流が流れ易く、小電流小電圧の通
電で済むといった特質がある。

【００１８】図３は、電極２０の第２の実施例であり、
図２で示された基材２３と表面の白金との間に更にニッ
ケル（Ｎｉ）による中間の被覆層が設けられ、これら白
金とニッケルの２つの非酸化性導電材によって金属イオ
ン防止膜を形成している。

【００１９】また、図４は、更に電極２０の第３の実施
例を示し、この場合、同じくＳＵＳ３０４による基材２
３の一方面（陰極２１及び陽極２の互いの対向面）は白
金による金属イオン防止膜２４で被覆され、他方面（陰
極２１及び陽極２２の各背面）を絶縁性を有する例えば
エポキシ樹脂でコーティングしたものである。

【００２０】再び、図１において、前述のように電極２
０として複数の表面層が設けられた陰極２１及び陽極２
２は、図示のような対向位置から互いに離間する方向に
移動可能である。即ち、陰極２１及び陽極２２の各々の
中央部にはフランジ２１ａ、２２ａが設けられ、陰極２
１及び陽極２２はこれらのフランジ２１ａ、２２ａでば
ね部材２５を介して槽本体１０に取り付けられている。
従って、所定の対向距離にある陰極２１及び陽極２２を
互いに離間させるには、ばね部材２５、２６の力に抗し
た押し戻し力が必要である。

【００２１】この押し戻し力は、陰極２１及び陽極２２
の各背後に配置された本発明でいうアクチュエータであ
る数組の電磁コイル３０〜３３の吸引力によるものであ
る。各電磁コイル３０〜３３には端子３０ａ〜３３ａを
通して通電され、この電磁力によって陰極２１及び陽極
２２を吸引し、陰極２１及び陽極２２を図でいう左右の
方向に離間させるようになっている。

【００２２】陰極２１及び陽極２２には端子３４ａ、３
５ａからリード線３４、３５によって通電され、所要の
電圧が印加され、槽本体１０内に供給された原水の電解
が行われる。各電磁コイル３０〜３３の端子３０ａ〜３
３ａ、リード線３４、３５の端子３４ａ、３５ａはいず
れも絶縁性のエポキシ樹脂によって被覆してある。ま
た、リード線３４、３５も絶縁材による被覆線が用いら
れている。電磁コイル３０〜３３においても、表面に樹
脂モールドされたものが用いられている。

【００２３】一方、槽本体１０の上部にはアルカリイオ
ン水排出管１２及び酸性イオン水排出管１３が設けてあ
り、陰極２１に集められ陽イオンをアルカリイオン水と
してアルカリイオン水排出管１２から取り出し、陽極２
２に集められた陰イオンを酸性イオン水として酸性イオ
ン水排出管１３から取り出すシステムである。

【００２４】次に、以上の構成による実施例の電解槽の
作用を図５を併用して説明する。

【００２５】導入口１１から槽本体１０に電解水として
水道水が供給され、電源オンによる通電で陰極２１と陽
極２２との間に所定の電圧が印加され電解が開始され
る。陰極２１では水道水の還元反応が進行し、陰極２１
の表面にカルシウム（Ｃａ）、マグネシウム（Ｍｇ）及
びナトリウム（Ｎａ）などのミネラル成分である陽イオ
ンが集められる。陰極２１の外側の表面に集められた陽
イオンは、アルカリイオン水排出口１２を通して外部に
排出され、飲料水等として使用に供される。

【００２６】また一方では、陽極２２に酸化反応が進行
して塩素（Ｃｌ）等の陰イオンが集められ、陽極２２で
発生した陰イオンは酸性イオン水として酸性イオン水排
出口１３から排出される。

【００２７】こうした電解中、陰極２１及び陽極２２で
は、共に基材２３の全表面が白金等による単一層または
複数層からなる金属イオン防止膜２４で被覆されている
ので、陰極２１及び陽極２２の両極から有害な金属イオ
ンの溶出が防止され、特に水処理装置として用いる場
合、人体に影響しない。また、金属イオン防止膜２４を
形成する白金は非酸化性の導電材であり、電流が流れ易
く、小電流小電圧の通電で済む。

【００２８】一方、特にアルカリイオン水を集める陰極
２１では、ミネラル成分である陽イオンが陰極表面にそ
のまま滞留し、スケールとして積層することがある。付
着したミネラル成分を脱離除去するために、印加電圧を
切り替えて陽極２２と陰極２１の極性が逆に変更され
る。この際、陰極２１と陽極２２の対向距離が狭いと、
相手の極にイオンを再積層させて逆効果となる場合があ
る。

【００２９】本発明では、これに対応して、陰極２１と
陽極２２との間の対向距離をアクチュエータである電磁
コイル３０〜３３によって対向距離を拡大する方向に移
動させる。即ち、図５中の仮想線で示すように、電磁コ
イル３０〜３３への通電によって電磁力を発生させ、陰
極２１及び陽極２２を互いに離間させる。これによっ
て、陰極２１及び陽極２２では相手極に互いにイオンを
再積層させるのを防止できる。

【００３０】また、図４で示した電極２０の実施例のよ
うに、陰極２１及び陽極２２の各背面をエポキシ樹脂等
の絶縁材で被覆すれば、陰極２１及び陽極２２の背面に
スケールが付着するのを防止できる。スケール付着防止
によって、陰極２１及び陽極２２の背後流路が狭くなる
のを防ぐことができ、スケール堆積で陰極２１及び陽極
２２の移動に影響しない。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１による本
発明の電解槽は、電極である陰極及び陽極の表面が金属
イオン溶出防止膜で被覆してあるため、電解中、電極か
ら人体に有害な金属イオンが溶出するのを防ぐことがで
き、特にアルカリイオン水や酸性イオン水を生成する水
処理装置に好適である。

【００３２】請求項２及び３による本発明の電解槽は、
陽極及び陰極の対向距離を互いに離間させて拡大する方
向にアクチュエータで移動させることで、ミネラル成分
である陽イオンが陰極表面にそのまま滞留したスケール
の脱離を目的して、印加電圧の切り替えにより陽極と陰
極の極性を逆にする際に相手極へのイオン再積層を防止
できる。

【００３３】また、請求項４による本発明の電解槽は、
陽極及び陰極の背面を絶縁材で被覆することで、背面へ
のスケール付着を防止し、スケールによって電極背後の
流路が狭くなるのを防いで、陽極及び陰極の移動を妨げ
ない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による電解槽の実施例の構成断面図

【図２】実施例の電解槽における電極の断面図

【図３】他の実施例の電極の断面図

【図４】更に他の実施例の電極の断面図

【図５】実施例の電解槽においてスケール脱離の極性変
更時に陽極及び陰極の移動態様を示す断面図

【図６】従来の電解槽の断面図

【符号の説明】

１０…槽本体、１１…電解水導入口、１２…アルカリイ
オン水排出口、１３…酸性イオン水排出口、２０…電
極、２１…陰極、２２…陽極、２３…基材、２４…金属
イオン溶出防止膜、２６…ばね部材、３０〜３３…電磁
コイル（アクチュエータ）、３４、３５…電極リード
線。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 陽極及び陰極の表面を非酸化性の導電材
   で被覆して一層以上の金属イオン溶出防止膜を設けたこ
   とを特徴とする電解槽。
2. 【請求項２】 陽極及び陰極を互いに離間させて対向距
   離を拡大する方向に移動可能とした請求項１記載の電解
   槽。
3. 【請求項３】 ばね部材を介して所定の対向距離を保っ
   て配置された陽極及び陰極と、 陽極及び陰極の極性を変更して逆極とするときばね部材
   に抗して陽極及び陰極を対向距離を大きくする方向に拡
   げるアクチュエータと、を備えた請求項１及び２記載の
   電解槽。
4. 【請求項４】 陽極及び陰極の背面を絶縁材で被覆した
   請求項２または３記載の電解槽。