JPH0775785A - イオン水製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 小型化，軽量化に好適で、イオン分離を効率
的に行うことができ、更には酸性，あるいはアルカリ性
の程度の高いイオン水を得る。 【構成】 交流電源１０から出力された交流は、サイリ
スタ整流器１２，ダイオードブリッジ１４の作用によっ
てパルス波形となり、電気分解層１６の電極１８，２０
間に印加される。電極１８，２０間には水が存在する
が、この水中にはカルシウムやマグネシウムなどの各種
のイオンが存在しており、通常はプラスのイオンとマイ
ナスのイオンとが引き合って電気的に中性の安定した状
態にある。このような状態でパルス電圧が印加される
と、引き合っていたイオンは、容易にその結合が解か
れ、マイナスイオンは陽極１８の方に移動し、プラスイ
オンは陰極２０の方に移動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電気分解又は電気透析
によってアルカリ水あるいは酸性水を製造するイオン水
製造装置にかかり、更に具体的にはその印加電界の改良
に関する。

【０００２】

【従来の技術と発明が解決しようとする課題】水道水な
どに電界を作用させて生成したイオン水は、健康や美容
などに優れた作用を奏するといわれており、近年非常に
注目されている。このイオン水製造装置としては、例え
ば特公平４−７６７５２号公報に開示されたものなど種
々のものが知られており、一般にも市販されている。

【０００３】ところで、従来のイオン水製造装置は、商
用電源電圧から電源トランスを用いて所定の交流電圧を
得ており、この交流電圧を整流して電気透析用の直流電
圧を得ている。このように電源トランスを用いているた
め、装置が大型化するとともに、重くなるという不都合
がある。

【０００４】また、電気分解を一定の直流電圧のみによ
って行っているため、必ずしも効率的にイオン化が行な
われないという不都合もある。すなわち、水道水中に
は、カルシウムなどの各種のイオン物質が存在し、電界
印加前はプラスのイオンとマイナスのイオンとが互いに
引き合っているものと考えられる。このような状態にあ
るイオンを分離して酸性あるいはアルカリ性のイオン水
を生成するためには、それらのイオン間の結合を切って
各イオンを引き離してやる必要がある。しかし、このよ
うな作用を直流電界のみで行うには限界がある。

【０００５】また、イオン水といっても、飲料水や化粧
水と使用する程度の比較的ｐＨの程度が低いもの，すな
わち酸やアルカリの程度の低いものの他、用途によって
はｐＨの程度が高いもの，すなわち酸やアルカリの程度
が高いものが要求される場合もある。例えば、濃作物の
土壌には、非常に酸性の程度が高いイオン水が非常に優
れた効果を発揮するといわれているが、従来の酸性水は
食塩を利用して酸性の程度を高めている。しかし、この
ような酸性水では、塩分が却って濃作物に悪影響を及ぼ
す恐れがある。

【０００６】本発明は、これらの点に鑑みてなされたも
ので、第１の目的は、小型化，軽量化に好適なイオン水
製造装置を提供することである。第２の目的は、イオン
分離を効率的に行うことである。第３の目的は、酸性，
あるいはアルカリ性の程度の高いイオン水を、効率的に
得ることである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、第１の発明は、電圧を陽極及び陰極間に印加して、
それらの電極間の水を電気分解するイオン水製造装置に
おいて、電気分解を行う電圧としてパルス状電圧を出力
するパルス状電圧発生手段を備えたことを特徴とする。
第２の発明は、前記イオン水製造装置において、前記パ
ルス状電圧発生手段の他に、直流電圧発生手段を備え、
これから出力された直流電圧と前記パルス状電圧発生手
段から出力されたパルス状電圧とを重畳して水に印加す
ることを特徴とする。

【０００８】第３の発明は、電圧を陽極及び陰極間に印
加して、それらの電極間の水を電気分解するイオン水製
造装置において、前記陽極及び陰極の間に第３の電極を
備えたことを特徴とする。第４の発明は、電圧を陽極及
び陰極間に印加して、それらの電極間の水を電気分解す
るイオン水製造装置において、前記陽極及び陰極を備え
た電気分解層を、直列に複数接続したことを特徴とす
る。

【０００９】

【作用】本発明によれば、電気分解にパルス状電圧が使
用される。これによって、直流電圧よりも効率的なイオ
ン分解が行われ、電気分解が促進されるようになる。ま
た、電気分解層の陽極と陰極との間に他の電極が設けら
れる。この電極は、直流電圧をパルス状電圧とを重畳し
て印加する場合に使用される他、ｐＨ値の調整にも利用
される。また、複数の電気分解層を直列に接続して電気
分解を行うことで、高酸性，高アルカリ性のイオン水を
得ることができる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明によるイオン水製造装置の実施
例について、添付図面を参照しながら説明する。 ＜第１実施例＞最初に、図１乃至図３を参照しながら本
発明の第１実施例について説明する。図１には、第１実
施例の構成が示されている。同図において、商用電源な
どの交流電源１０にはサイリスタ（双方向サイリスタ）
整流器１２が接続されており、このサイリスタ整流器１
２の出力側にはダイオードブリッジ１４が接続されてい
る。また、ダイオードブリッジ１４の出力側のうち、プ
ラス側は電気分解層１６の陽極１８に接続されており、
マイナス側は電気分解層１６の陰極２０に接続されてい
る。

【００１１】これらのうち、サイリスタ整流器１２は、
単数，あるいは複数のサイリスタと、制御用のゲートパ
ルス回路を含んでおり、後述するパルス波形電圧を得る
ためのものである。ダイオードブリッジ１４は、入力電
圧を全波整流して出力するための全波整流器として作用
する。電気分解層１６は、陽極１８，陰極２０の間にイ
オン交換膜２２が設けられた構成となっており、これら
の電極１８，２０間に、矢印ＦＡで示すように水道水が
供給されている。

【００１２】次に、以上のような第１実施例の作用を説
明すると、交流電源１０から出力された例えば１００Ｖ
の交流はサイリスタ整流器１２に供給され、ここでその
波形の一部が取り出される。そして、このパルス波形は
ダイオードブリッジ１４に供給され、ここで負方向のパ
ルスが正の方向に反転される。図２には、このような電
圧波形の一例が示されている。この例では、周波数が６
０Ｈｚ，すなわち周期が１／６０ｓｅｃ，ピーク電圧が
１２５Ｖ，パルス幅が２．３ｍｓとなっている。このよ
うなパルス電圧が、電気分解層１６の電極１８，２０間
に印加される。すると、電極１８，２０間には、そのパ
ルス電圧に対応するパルス状の電界が形成されることに
なる。

【００１３】ところで、この電極１８，２０間には水道
水が存在するが、この水道水中にはカルシウムやマグネ
シウムなどの各種のイオンが存在しており、通常はプラ
スのイオンとマイナスのイオンとが引き合って電気的に
中性の安定した状態にあると考えられる。このような状
態で図２のようなパルス状の電界が形成されると、引き
合っていたイオンは、容易にその結合が解かれて対応す
る電極の方向に移動するようになる。すなわち、マイナ
スイオンは陽極１８の方に移動し、プラスイオンは陰極
２０の方に移動する。

【００１４】ここで、本実施例のパルス電圧による電気
分解の効果と、従来の直流電圧による電気分解の効果と
を、図３を参照しながら比較する。図３には、同一の装
置に両者の方法を適用して計測した電流とアルカリ水の
ｐＨとの関係が示されている。同図中、下側のグラフＧ
Ａ，ＧＢは電流を示すグラフで、上側のＧＣ，ＧＤはｐ
Ｈを示すグラフである。また、グラフＧＡ，ＧＣは従来
の直流の場合を示し、グラフＧＢ，ＧＤは本実施例のパ
ルス波形の場合を示す。横軸は、電解電圧（実効値）で
ある。

【００１５】これらのグラフに示すように、電流，ｐＨ
とも、本実施例の方が従来の直流のものよりも高い値を
示しており、本実施例の方が従来よりも電気分解効果が
効果的に行われていることが分る。このような電気分解
によって、陽極１８側に酸性水が得られ、陰極２０側に
アルカリ水が得られる。これらは、矢印ＦＢ，ＦＣで示
すように電気分解層１６から取り出される。

【００１６】以上のように、第１実施例によれば次のよ
うな効果がある。 （１）パルス電圧によって、電気分解を効率的に行うこ
とができる。 （２）サイリスタ整流器を使用しており電源トランスを
使用していないため、装置の小型化，軽量化を図ること
ができ、コスト的にも有利となって、特に家庭用の用途
に好都合である。 （３）サイリスタ整流器におけるゲート制御により、簡
便に印加電圧を変化させて、イオン水の酸度，アルカリ
度の強さを変化させることができる。

【００１７】＜第２実施例＞次に、図４及び図５を参照
しながら本発明の第２実施例について説明する。なお、
上述した第１実施例と同様の構成部分，又は対応する構
成部分には同一の符号を用いることとする（以下の実施
例についても同様）。

【００１８】図４には、第２実施例の構成が示されてい
る。同図において、交流電源１０の出力側はパルス電圧
発生器３０及び直流電圧発生器３２にそれぞれ接続され
ており、これらの電圧発生器３０，３２の出力側は同一
極性の出力端子が接続されている。そして、そのプラス
側は電気分解層１６の陽極１８に接続されており、マイ
ナス側は電気分解層１８の陰極２０に接続されている。

【００１９】この実施例によれば、電気分解層１８の電
極１８，２０間には、パルス電圧発生器３０から出力さ
れたパルス電圧と、直流電圧発生器３２から出力された
直流電圧の両方が印加されることになる。すなわち、電
極１８，２０間には、図５に示すような電圧が印加され
る。同図中、ＥＡはパルス電圧発生器３０から出力され
たパルス電圧であり、ＥＢは直流電圧発生器３２から出
力された直流電圧である。

【００２０】このような電圧のうち、パルス電圧ＥＡの
作用によって前記第１実施例で説明したイオン分離が効
果的に行われる。そして、次に直流電圧ＥＢの作用によ
って、マイナスイオンは陽極１８側に、プラスイオンは
陰極２０側にそれぞれ引き寄せられるようになる。この
ように、本実施例によれば、分離されたイオンがより一
層効率的に対応する電極に集められるようになる。

【００２１】＜第３実施例＞次に、図６を参照しながら
本発明の第３実施例について説明する。この実施例は、
前記第２実施例と基本的には同様であるが、電極を増設
してパルス電圧と直流電圧を印加するようにしたもので
ある。同図において、直流電圧発生器３２のプラス出力
側は電気分解層４０の陽極４２に接続されており、マイ
ナス出力側は陰極４４に接続されている。そして、パル
ス電圧発生器３０のプラス出力側は、電気分解層４０の
電極４２，４４の間に設けられた中間電極４６に接続さ
れており、マイナス側は陰極４４に接続されている。中
間電極４６は、イオンが通過できるようにメッシュ状に
形成されている。

【００２２】本実施例によれば、陽極４２と陰極４４と
の間には直流電界が形成され、中間電極４６と陰極４４
との間にはパルス電界が形成されることになる。従っ
て、中間電極４６と陰極４４との間には、直流電界とパ
ルス電界が両方形成されることになり、前記第２実施例
と同様の効果が得られる。

【００２３】なお、中間電極４６と陽極４２又は陰極４
４，あるいは双方との間に直流電圧を印加するととも
に、その電圧値を調整してｐＨ値の調整を行うというよ
うな応用も可能である。更に、第４，第５の電極を設け
るようにしてもよい。

【００２４】＜第４実施例＞次に、図７を参照しながら
本発明の第４実施例を説明する。この実施例は、非常に
酸性，あるいはアルカリ性の程度が高いイオン水を得る
場合に好都合な実施例である。同図（Ａ）において、交
流電源１０の出力側には、直流電圧発生器５０，パルス
電圧発生器５２，矩形電圧発生器５４，半波整流電圧発
生器５６，全波整流電圧発生器５８がそれぞれ接続され
ている。そして、これらの各電圧発生器５０〜５８の電
圧出力側には、電気分解層６０〜６８の電極（図示せ
ず）がそれぞれ接続されている。

【００２５】これらのうち、直流電圧発生器５０，パル
ス電圧発生器５２からは、上述した実施例で説明したよ
うに、直流電圧，パルス電圧がそれぞれ出力されるよう
になっている。また、矩形電圧発生器５４からは矩形波
の電圧が出力されるようになっており、半波整流電圧発
生器５６，全波整流電圧発生器５８からは、それぞれ半
波整流波形，全波整流波形の電圧が出力されるようにな
っている。

【００２６】同図（Ｂ）には、電気分解層６０〜６８の
構成例が示されている。各電気分解層６０〜６８は、別
個独立して設けてもよいが、この（Ｂ）に示すように連
続する構成としてもよい。同図（Ｂ）において、各電気
分解層６０〜６８はコ字状に形成されており、内側が陰
極６０Ｎ〜６８Ｎ，外側が陽極６０Ｐ〜６８Ｐとなって
いる。また、イオン交換膜７０は、各電気分解層６０〜
６８に共通に設けられている。

【００２７】次に、以上のような第４実施例の作用を説
明すると、まず電気分解層６０では、直流電圧発生器５
０から出力された直流電圧によって従来と同様に電気分
解が行われる。次に、電気分解層６２では、パルス電圧
発生器５２から出力されたパルス電圧によって前記第１
実施例と同様に電気分解が行われる。次に、電気分解層
６４では、矩形電圧発生器５４から出力された矩形電圧
によって電気分解が行われる。また、電気分解層６６で
は、半波整流電圧発生器５６から出力された半波整流電
圧によって電気分解が行われる。更に、電気分解層６８
では、全波整流電圧発生器５８から出力された全波整流
電圧によって電気分解が行われる。

【００２８】このように、矢印ＦＡの如く電気分解層６
０に流入した水道水は、電気分解層６０〜６８による電
気分解を次々に受けることになり、酸性，あるいはアル
カリ性の度合いが高いイオン水が得られることになる。
また、この場合において、各電気分解層６０〜６８で
は、異なる電圧波形で電気分解が行われているので、ｐ
Ｈの制御も種々の角度から容易に行うことができる。

【００２９】以上のように、第４実施例によれば、２つ
以上の電気分解層を直列に接続して電気分解を行うこと
としたので、酸やアルカリの程度の高いイオン水を得る
ことができる。特に、従来のように食塩を使用すること
なくｐＨの低い，すなわち酸性の程度の高い酸性水が得
られるので、濃作物の土壌改良などに利用した場合に塩
分が濃作物に悪影響を及ぼすというような不都合が回避
できる。

【００３０】＜他の実施例＞なお、本発明は、何ら上記
実施例に限定されるものではなく、例えば次のようなも
のも含まれる。 （１）前記実施例では水道水を利用したが、それ以外の
水，例えば河川や湖沼の水を瀘過して使用するようにし
てもよい。 （２）前記実施例で示した各種の電圧発生器としては種
々のものが知られており、どのようなものを用いてもよ
い。また、電圧の増幅は必要に応じて行えばよい。

【００３１】（３）また、第１〜第３実施例において、
サイリスタ整流器やパルス電圧発生器の代わりに、第４
実施例に示した矩形電圧発生器，半波整流電圧発生器，
あるいは全波整流電圧発生器を用いてパルス状電圧を印
加するようにしてよい。 （４）前記第４実施例において、電気分解層の直列接続
段数は、必要に応じて決めてよい。また、各電気分解層
に必ず異なる波形の電圧を印加しなければならないとい
うことはなく、同一の波形の電圧を印加してよい。ま
た、複数の電気分解層の電極を、支障がない範囲で共通
に接続するようにしてよい。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によるイオ
ン水製造装置によれば、水中のイオンの分離が促進さ
れ、効率的にイオン水を製造することができ、また高酸
性，高アルカリ性のイオン水を得ることができるという
効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるイオン水製造装置の第１実施例を
示す構成図である。

【図２】前記第１実施例におけるパルス状電圧波形の一
例を示すグラフである。

【図３】前記第１実施例と従来例の電気分解特性の測定
例を示すグラフである。

【図４】本発明の第２実施例を示す構成図である。

【図５】前記第２実施例における電圧波形の一例を示す
グラフである。

【図６】本発明の第３実施例を示す構成図である。

【図７】本発明の第４実施例を示す構成図である。

【符号の説明】

１０…交流電源 １２…サイリスタ整流器 １４…ダイオードブリッジ １６，４０，６０〜６８…電気分解層 １８，４２，６０Ｐ〜６８Ｐ…陽極 ２０，４４，６０Ｎ〜６８Ｎ…陰極 ２２…イオン交換膜 ３０，５２…パルス電圧発生器 ３２，５０…直流電圧発生器 ４６…中間電極 ５４…矩形電圧発生器 ５６…半波整流電圧発生器 ５８…全波整流電圧発生器

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電圧を陽極及び陰極間に印加して、それ
   らの電極間の水を電気分解するイオン水製造装置におい
   て、電気分解を行う電圧としてパルス状電圧を出力する
   パルス状電圧発生手段を備えたことを特徴とするイオン
   水製造装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のイオン水製造装置におい
   て、前記パルス状電圧発生手段の他に、直流電圧発生手
   段を備え、これから出力された直流電圧と前記パルス状
   電圧発生手段から出力されたパルス状電圧とを重畳して
   水に印加することを特徴とするイオン水製造装置。
3. 【請求項３】 電圧を陽極及び陰極間に印加して、それ
   らの電極間の水を電気分解するイオン水製造装置におい
   て、前記陽極及び陰極の間に第３の電極を備えたことを
   特徴とするイオン水製造装置。
4. 【請求項４】 電圧を陽極及び陰極間に印加して、それ
   らの電極間の水を電気分解するイオン水製造装置におい
   て、前記陽極及び陰極を備えた電気分解層を、直列に複
   数接続したことを特徴とするイオン水製造装置。