CN102372341B - 电解离子水生成装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供电解离子水生成方法和装置，能够高效率、低成本地生成所期望pH值的碱性电解水。具有：能够存储原水的生成储罐；电解液储罐，具有能够存储电解质水溶液的电解液存储室；离子交换膜；夹持离子交换膜的阳极板和阴极板。所述电解液储罐能够浸渍在所述生成储罐内的原水内，所述离子交换膜能够分隔生成储罐内的原水和电解液储罐的电解液存储室内的电解质水溶液，所述阳极板以能够与电解液存储室内的电解质水溶液接触的方式配置在电解液存储室侧，所述阴极板以能够与生成储罐内的原水接触的方式配置在原水侧，所述生成储罐和浸渍在其原水内的电解液储罐被绝缘。
Description
技术领域
本发明涉及电解离子水(碱离子水、碱性电解水)生成方法及其生成装置。
背景技术
公知电解离子水的清洗效果优良，也适合作为饮用水，作为被排出也不会对地球环境带来不良影响的清洗水或饮料水备受关注。
作为电解离子水生成装置之一，具有电解离子水生成装置(专利文献1)。该电解离子水生成装置是如图3所示地，电解槽A被离子交换膜B分隔成阴极室C和阳极室F，在阴极室C中配置有阴极板E，在阳极室F中配置有阳极板D，阴极板E上连接直流电源G的负极，阳极板D上连接直流电源G的正极。通过流量调整阀H从外部向阴极室C连续供给原水(例如纯水或自来水)，储罐I内的电解质水溶液(例如，碳酸钾水溶液或碳酸钠水容液)通过循环泵P被连续供给到阳极室F，则由电分解生成的钾离子穿过所述离子交换膜B进入阴极室C侧，在阴极室C内生成碱性电解水，生成的碱性电解水从设于阴极室C的出口配管J排出。另一方面，通过阳极室F而溢流的电解质水溶液从设于阳极室F的回流配管K返回电解质水溶液储罐I。
专利文献1：日本特开2004-42025号公报
通常，离子交换膜B是如图4所示地，在其两面配置绝缘材料制的网眼状的间隔片S，在其外侧配置阴极板E和阳极板D，并从其两外侧被保持板L保持，向与阴极板E连接的负电极T1施加直流电源的负电位，向阳极板D的正电极T2施加正电位。被供给的原水通过离子交换膜B、间隔片S和阴极板E之间的间隙，电解质水溶液通过离子交换膜B、阳极板D和间隔片S之间的间隙。
作为原水使用自来水的情况下，由于自来水中含有被称为钙或镁的杂质，这些杂质附着并固化在所述离子交换膜B、间隔片S、阴极板E上，他们之间的间隙被堵塞，原水难以通过，通水量减少，因这些固态物质的影响使向电极的通电不充分，存在不能获得所期望pH值的电解离子水的难点。另外，在阳极侧在生成过程中发生氧气，其成为细微的气泡并溶存于电解质水溶液中，该气泡与电解质水溶液一起流入狭窄的间隙，电分解被妨碍，电解效率降低，存在电解离子水的生成效率降低的难点。另外，由于在阴极侧，氢气成为细微的气泡，并在离子交换膜B、阴极板E和间隔片S的间隙发生，所以电分解被妨碍，电解效率降低。
代替自来水使用纯水的情况下，由于必须使自来水成为纯水的作业，所以存在耗费时间、成本的难点。
发明内容
本发明的解决课题是提供一种电解离子水生成方法及其生成装置，能够高效率、低成本地生成所期望pH值的碱性电解水。
本发明的电解离子水生成方法是，将原水存储在生成储罐内，将电解液储罐以绝缘状态浸渍在生成储罐内的原水内，将电解质水溶液存储在电解液储罐内，将被阴极板和阳极板夹持的离子交换膜配置在生成储罐内并分隔生成储罐内的原水和电解液储罐内的电解质水溶液，使阴极板侧与生成储罐内的原水接触，使阳极板侧与电解液储罐内的电解质水溶液接触，在阴极板上连接直流电源的负极，在阳极板上连接直流电源的正极，并在两电极间施加直流电压来电分解所述原水和电解质水溶液，通过该电分解在阳极侧(电解液储罐内)生成的阳离子穿过所述离子交换膜到阴极侧(生成储罐内)，在生成储罐内生成电解离子水，并将生成储罐内生成的电解离子水从生成储罐取出，之后，向生成储罐内存储新的原水，进行所述电分解，由此能够在生成储罐内反复生成电解离子水。
本发明的电解离子水生成装置，具有：能够存储原水的生成储 罐；电解液储罐，具有能够存储电解质水溶液的电解液存储室；离子交换膜；夹持离子交换膜的阳极板和阴极板。所述电解液储罐能够浸渍在所述生成储罐内的原水内，所述离子交换膜能够分隔生成储罐内的原水和电解液储罐的电解液存储室内的电解质水溶液，所述阳极板以能够与电解液存储室内的电解质水溶液接触的方式配置在电解液存储室侧，所述阴极板以能够与生成储罐内的原水接触的方式配置在原水侧，所述生成储罐和浸渍在其原水内的电解液储罐被绝缘。
本发明的电解离子水生成装置中，所述电解离子水生成装置的生成储罐和电解液储罐的双方或一方是绝缘材料制，能够使生成储罐和浸渍在其原水内的电解液储罐绝缘。
本发明的电解离子水生成装置中，将电解离子水生成装置的离子交换膜、夹持离子交换膜的阳极板和阴极板安装在电解液储罐，将阳极板配置在电解液储罐的内面侧，将阴极板配置在电解液储罐的外面侧。
本发明的电解离子水生成装置中，采用将所述电解离子水生成装置的离子交换膜、阳极板和阴极板组装成一体的盒式零件，并能够相对于电解液储罐拆装。
发明的效果
本发明的电解离子水生成方法具有如下所述的效果。
(1)将原水存储在生成储罐内，并将电解质水溶液存储在生成储罐内的电解液储罐内，进行电分解，从而能够只以必要量批量式地在生成储罐内生成电解离子水，在生成储罐内的原水量和电解液储罐内的电解质水溶液的浓度一定的情况下，只调节电分解的时间就能够生成所期望pH的碱性电解水。
(2)由于在存储原水和电解质水溶液的状态下进行电分解，所以能够使离子交换膜和电极之间的间隙，比连续供给原水和电解质水溶液的连续式生成方法的情况更宽，原水和电解质水溶液都能够容易地通过间隙，即使是原水中含有钙或镁等的自来水，在电极或 离子交换膜上也难以附着钙或镁。由此，随着电分解时间的经过，电分解效率不会降低。另外，通过使所述间隙变宽，氧气在阳极侧成为气泡发生，氢气在阴极侧成为气泡发生，由于他们从间隙扩散，所以不会被气泡堵塞。由此，电解离子水的生产性与连续式相比有提高。
(3)由于难以附着钙或镁等，所以能够使定期扫除的期间变长，维护容易，不会因定期扫除频繁地使生成中断，所以电解离子水的生产性也不会降低。
本发明的电解离子水生成装置具有如下的效果。
(1)由于具有能够存储原水的生成储罐、能够存储电解质水溶液的电解液储罐、和能够分隔生成储罐内的原水和浸渍在原水中的电解液储罐的电解质水溶液的离子交换膜，所以能够只以必要量批量式地生成所期望pH的碱性电解水。
(2)由于将原水存储在生成储罐，将电解质水溶液存储在电解液储罐，能够生成电解离子水，所以能够使离子交换膜和阴极板的间隙、离子交换膜和阳极板的间隙变宽，原水、电解质水溶液能够容易地通过这些间隙，每单位时间的液体通过量增多，与两电极接触的原水或电解质水溶液的总量变多，从而能够与连续生成方式相比以短时间生成所期望pH的碱性电解水，生成的生产性高。
(3)由于能够使所述间隙变宽，所以即使在原水中含有钙或镁等，钙或镁也难以附着在电极或阳离子交换膜上，间隙不会堵塞，能够长时间维持电分解效率，有助于碱性电解水的生成效率的提高。另外，即使附着有钙或镁等，扫除或维护容易，通过酸性水等清洗能够容易地去除附着物。能够使定期清扫的期间变长，维护容易。频繁地定期检查的情况下，为检查而使碱性电解水的生成临时停止，由于其频率变少，生产性也不会降低。而且，即使在阳极侧发生氧气的气泡，在阴极侧发生氢气的气泡，这些气泡也难以堵塞所述间隙，从而通过所述间隙的电解质水溶液难以被阻断，电解离子水的生产性难以降低。
(4)由于能够以批量式生成电解离子水，所以若使电压值和电流值一定，使电解质水溶液的浓度一定，只通过调节通电时间，就能够生成所期望的pH值的碱性电解水。
(5)由于所述电解离子水生成装置的生成储罐和电解液储罐的双方或一方为绝缘材料制，所以能够可靠地使生成储罐和浸渍在其原水内的电解液储罐绝缘。
(6)将电解离子水生成装置的离子交换膜、夹持离子交换膜的阳极板和阴极板安装在电解液储罐，将阳极板配置在电解液储罐的内面侧，将阴极板配置在电解液储罐的外面侧，则能够按照电解液储罐更换离子交换膜。
(7)采用将离子交换膜、阳极板和阴极板组装成一体的盒式零件，并相对于电解液储罐能够拆装，从而离子交换膜的更换变得容易。
附图说明
图1是表示本发明的电解离子水生成装置的一例的说明图。
图2是图1的离子交换膜部分的详细图。
图3是表示以往的电解离子水生成装置的一例的说明图。
图4是表示以往的电解离子水生成装置所使用的离子交换膜的一例的说明图。
附图标记的说明
1 原水 9 上方安装部
2 生成储罐 10a、10b 保持用具
3 电解液储罐 12 下方安装部
4 电解液存储室 13 螺母
5 上表面 14 电解质水溶液
6 排水管 A 电解槽
7 离子交换膜 B 离子交换膜
8a、8b 保持用具 B1、B2 螺栓
C 阴极室 J 出口配管
D 阳极板 K 配管
E 阴极板 L 保持板
F 阳极室 N1、N2 螺母
G 直流电源 P 循环泵
G1、G2 间隙 S 间隔片
H 流量调整阀 T1、T2 电极终端
I 储罐
具体实施方式
(电解离子水生成装置的实施方式)
关于本发明的电解离子水生成装置的实施方式的一例，参照图1、图2进行说明。本实施方式的电解离子水生成装置具有：能够存储原水1的生成储罐2；与生成储罐2分体的电解液储罐3。电解质储罐3具有能够存储电解质水溶液的电解液存储室4。原水1可以是纯水、自来水、地下水等的任意一种。
所述生成储罐2是上表面开口的箱型容器，能够在内部存储原水1。生成储罐2的上表面5开口。在生成储罐2的底面设置有用于抽出所生成的电解离子水的排水管6。在生成储罐2上标注有明确水量的上限及下限的极限刻度(LS)。该情况下，还可以设置用于报知水量达到LS的报知机构(未图示)。图1所示的生成储罐2是10升的容器，但其容量可以比10升多也可以比10升少。生成储罐2优选用绝缘材料制成。生成储罐2也可以为能够肉眼确认内部而采用透明材料。
电解质储罐3是Z字状，上端和侧面开口，在其侧面开口部安装有阳离子交换膜(离子交换膜)7。该电解液储罐3形成有由其周壁和离子交换膜7包围的电解液存储室4。电解质储罐3也优选用绝缘材料制成。另外，也可以采用能够肉眼确认内部状态的透明材料。图1所示的电解液储罐3的形状是一例，也可以采用除此以外的形状。电解质储罐3的形状、尺寸能够任意变更。
阳离子交换膜7可以使用已有的产品也可以使用新产品。离子交换膜7是用于分隔所述生成储罐2和电解液储罐3的电解液存储室4的部件，是具有水不能通过而只能阳离子通过的性质的交换膜。离子交换膜7可以使用已有的产品或新产品，例如，使用旭硝子株式会社制的“SELEMION”(注册商标)或杜邦株式会社制的交换膜等。
离子交换膜7是如图2所示地，在其两面配置绝缘材料制的网眼状的间隔片S，在其外侧配置阴极板E和阳极板D，阴极板E和阳极板D的上端部被两个保持用具8a、8b夹持，这些保持用具8a、8b和电解质储罐3的上方安装部9通过螺栓B 1和螺母N1被紧固并被固定在电解质储罐3的上方安装部9，阴极板E和阳极板D的下端部被两个保持用具10a、10b夹持，这些保持用具10a、10b和电解质储罐3的下方安装部12通过螺栓B2和螺母N2被紧固并被固定在电解质储罐3的下方安装部12。在所述阴极板E上安装有螺纹式的阴极终端T1，在阳极板D安装有螺纹式的阳极终端T2。在所述离子交换膜7和阴极板E之间因间隔片S而形成阴极侧间隙G1，在所述离子交换膜7和阳极板D之间因间隔片S而形成阳极侧间隙G2，在阴极侧间隙G1内，原水能够通过，在阳极侧间隙G2内，电解质水溶液能够通过。保持用具8a、8b、10a、10b是ABS树脂制，也可以是除此以外的树脂制。
设置在离子交换膜7的两面上的间隔片S确保所述间隙G1、G2，并且阴极板E、阳极板D直接与离子交换膜7接触，用于防止通电时离子交换膜7烧焦。在图1所示的间隔片S上首先采用尼龙制的5mm角的网，也可以采用各种绝缘材料制的各种网眼尺寸的网。也可以采用除网以外的材料。
阴极板E、阳极板D适合采用在钛制的金属网(具有通孔)的表面电镀白金后的网，但也可以采用除此以外的材质、构造。所述终端T1是将螺栓焊接在阴极板E上进行固定，所述终端T2是将螺栓焊接在阳极板T2上进行固定，通过与他们螺合的螺母13能够连接引线。
(电解离子水生成方法的实施方式)
使用本发明的电解离子水生成装置生成电解离子水，能够如下 进行。
(1)如图1所示，将电解液储罐3收容在生成储罐2内。该情况下，电解液储罐3使用任意的固定用具(未图示)卡定在成储罐2的上周缘进行固定。
(2)向生成储罐2内供给原水(自来水)1。原水1达到显示在生成储罐2上方的LS附近则停止。此时，确认原水1的水面处于比离子交换膜7的上端高的位置。原水1可以使用纯水、自来水、其他液体。
(3)向电解液储罐3的电解液存储室4内供给碳酸钾水溶液(电解质水溶液14)。此时，确认碳酸钾水溶液的水面处于比生成储罐2内的原水1的水面高的位置。另外，安装在电解液储罐3上的阴极板E与生成储罐2内的原水1接触(浸渍在其中)，使阴极板E与原水1接触(浸渍在其中)，使阳极板D与电解液储罐3内的电解质水溶液接触(浸渍在其中)。由于所述离子交换膜7具有水不能通过的性质，所以即使将电解液储罐3浸渍在生成储罐2内的原水1中，电解质水溶液14和原水1也不会混合。电解质水溶液14可以使用溶解了碳酸钾水溶液、碳酸钠水溶液、碳酸氢钠水溶液、碳酸氢钾水溶液、碳酸氢钠碱盐等的水溶液等。
(4)通过终端T1使图1的直流电源的负极与阴极板E连接，通过终端T2使正极与阳极板D连接。
(5)在所述连接状态下，打开电源开关，向阴极板E、阳极板D间供给直流电流。直流电流被供给时，通过电分解在电解液存储室4内生成的钾离子穿过所述离子交换膜7进入生成储罐2侧，并在生成储罐2内生成电解离子水。
(6)生成的电解离子水能够从设于生成储罐2的排水管6被取出到外部的储罐或容器等。
(7)在取出电解离子水后的生成储罐2加入新的原水。根据需要向电解液储罐3补给电解质水溶液14。在该状态下，反复进行所述(4)～(6)的作业，能够以批量方式生成电解离子水。
工业实用性
本发明的电解离子水生成装置是作为不污染环境的清洗水广泛用于机械加工后的零件清洗、农作物的农药清洗、室内的清扫、身体的清洗等，尤其将作为各种机械的冷却水、涂装棚(塗装ブ一ス)的水洗水等使用后的污水(pH值成为酸性并发出恶臭的污水)作为原水取入，通过直接电分解，能够将该污水的pH值还原到10～12左右。通过使还原的水返回清洗机、各种机械、涂装棚等的原储罐，原储罐内的水从pH5的酸性被还原到pH10以上的碱性。由此，杀死细菌并将储罐的腐败环境改善成不发出恶臭的清洁环境。另外，液交换的次数也减少，能够大幅削减工业废弃物量。
Claims (3)
1.一种电解离子水生成装置，其特征在于，具有：能够存储原水的生成储罐；电解液储罐，具有能够存储电解质水溶液的电解液存储室和离子交换膜；
在所述离子交换膜的两面配置网眼状的绝缘性的间隔片，
在各个间隔片的外侧配置开口有通孔的阴极板和阳极板，所述阳极板以能够与电解液存储室内的电解质水溶液接触的方式配置在电解液存储室侧，所述阴极板以能够与生成储罐内的原水接触的方式配置在原水侧，在所述间隔片和阴极板之间形成阴极侧间隙，在间隔片和阳极板之间形成阳极侧间隙，
所述阴极板和阳极板的上端部被上侧保持用具夹持而固定于电解液储罐，阴极板和阳极板的下端部被下侧保持用具夹持而固定于电解液储罐，
所述电解液储罐以绝缘状态浸渍在所述生成储罐内的原水内，所述生成储罐内的原水和电解液储罐的电解液存储室内的电解质水溶液被所述离子交换膜分隔，所述原水通过所述阴极板的通孔而能够通过所述阴极侧间隙，电解质水溶液通过所述阳极板的通孔而能够通过所述阳极侧间隙，
在所述阴极板上连接直流电源的负极，在阳极板上连接直流电源的正极，并在两电极间施加直流电压来电分解所述原水和电解质水溶液，通过该电分解在电解液储罐内的阳极侧生成的阳离子穿过所述离子交换膜到生成储罐内的阴极侧，能够在生成储罐内生成电解离子水，
将所述生成储罐内生成的电解离子水从生成储罐取出，之后，向生成储罐内存储新的原水，进行所述电分解，由此能够在生成储罐内反复生成电解离子水，
电解离子水生成装置的离子交换膜、配置在该离子交换膜的两外侧的间隔片、配置在这些间隔片的两外侧并且夹持该离子交换膜以及间隔片的阳极板和阴极板为组成一体的盒式零件，该盒式零件能够相对于电解液储罐拆装。
2.如权利要求1所述的电解离子水生成装置，其特征在于，生成储罐和电解液储罐的双方或一方是绝缘材料制，能够使生成储罐和浸渍在其原水内的电解液储罐绝缘。
3.如权利要求1或2所述的电解离子水生成装置，其特征在于，电解液储罐是Z字状或者大致Z字状，其上部开口，在下端部侧面沿纵向安装权利要求1或2所述的盒式零件，当电解液储罐以绝缘状态浸渍在生成储罐内的原水内时，所述生成储罐内的原水和电解液储罐的电解液存储室内的电解质水溶液被所述离子交换膜分隔，所述原水通过所述阴极板的通孔而能够通过所述阴极侧间隙，电解质水溶液通过所述阳极板的通孔而能够通过所述阳极侧间隙。
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