(57)【要約】【課題】  電気分解の効率を向上させ得る。【解決手段】本発明の電解水生成装置は、  アノード室とカソード室とが隔膜で隔てられた２槽型の電気分解部と、アノード室及びカソード室のうち、いずれか一方である原水供給室に対して原水を供給する原水供給部と、他方である電解質供給室に対して電解質が溶解した電解質水溶液を供給すると共に、電解質供給室内の電解質水溶液を回収して循環させる循環タンクと、循環タンクに接続され、当該循環タンク内部の電解質水溶液を排出する電解質排出部と、循環タンクに接続され、当該循環タンクに対して電解質を供給する電解質供給部と、電解質排出部及び電解質供給部を制御することにより、循環タンク内部の電解質水溶液を入れ替える制御部とを有するようにした。【選択図】  図７
2018012095.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極を有するアノード室と陰極を有するカソード室とが隔膜で隔てられた２槽型の電気分解部と、
アノード室及びカソード室のうち、いずれか一方である原水供給室に対して原水を供給する原水供給部と、
アノード室及びカソード室のうち、他方である電解質供給室に対して電解質が溶解した電解質水溶液を供給すると共に、前記電解質供給室内の電解質水溶液を回収して循環させる循環タンクと、
前記循環タンクに接続され、当該循環タンク内部の電解質水溶液を排出する電解質排出部と、
前記循環タンクに接続され、当該循環タンクに対して電解質を供給する電解質供給部と、
前記電解質排出部及び電解質供給部を制御することにより、前記循環タンク内部の電解質水溶液を入れ替える制御部と
を有することを特徴とする電解水生成装置。
【請求項２】
前記制御部は、
予め定められた条件に応じて前記循環タンク内部の電解質水溶液を入れ替える
ことを特徴とする請求項１に記載の電解水生成装置。
【請求項３】
前記制御部は、
前記電気分解部の稼働時間を監視し、前記稼働時間に基づいて前記循環タンク内部の電解質水溶液を入れ替える
ことを特徴とする請求項１に記載の電解水生成装置。
【請求項４】
前記制御部は、
前記電気分解部の稼働時間を監視し、前回前記循環タンク内部の電解質水溶液を入れ替えてから現在までの洗浄後稼働時間と、時刻とに基づいて前記循環タンク内部の電解質水溶液を入れ替える
ことを特徴とする請求項４に記載の電解水生成装置。
【請求項５】
前記制御部は、
前記電解質排出部によって前記循環タンク内部の前記電解質水溶液を排出させた後、
前記原水供給部から供給される原水を用いて前記循環タンク内部を洗浄し、
前記電解質排出部によって前記循環タンク内部の原水を排出した後、
前記電解質供給部から前記電解質水溶液を供給させる
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の電解水生成装置。
【請求項６】
前記制御部は、
前記電気分解部の稼働時間を監視し、前回前記循環タンク内部の電解質水溶液を入れ替えてから現在までの洗浄後稼働時間に基づいて前記循環タンク内部の電解質水溶液を入れ替え、
時刻に基づいて前記循環タンク内部を洗浄する
ことを特徴とする請求項５に記載の電解水生成装置。
【請求項７】
前記電解質排出部より後段に、
前記電解質水溶液を中和する中和処理部
を有することを特徴とする請求項５に記載の電解水生成装置。
【請求項８】
前記制御部は、
前記電解質供給室にも接続されており、
前記電解質供給室を介して循環タンク内部へ原水を供給することにより、前記循環タンク内部を洗浄する
ことを特徴とする請求項５に記載の電解水生成装置。
【請求項９】
前記電解質は、
塩化ナトリウムである
ことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の電解水生成装置。
【請求項１０】
前記電気分解部は、
前記陽極及び陰極のいずれか一方が、
前記アノード室及び前記カソード室を隔てるように前記アノード室及び前記カソード室間のほぼ全面に設けられると共に、複数の孔が形成されており、
前記隔膜が前記全面に設けられた陽極又は陰極に隣接して設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載の電解水生成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば酸性電解水又はアルカリ性電解水のみを生成する電解水生成装置や、微細気泡を含む電解水である気泡電解水を製造する気泡電解水生成装置に対して好適に適用することができる。
【背景技術】
【０００２】
従来、電解水生成装置としては、酸性又はアルカリ性電解水のうち、一方の電解水を生成し、他方を循環させる構成のものが知られている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２８９８０５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
かかる構成の微細気泡生成装置では、電解質が消費されて徐々に薄まってしまうため、電気分解の効率が低下してしまい、電気分解の効率が悪いという問題があった。
【０００５】
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、その目的は、効率良く酸性又はアルカリ性電解水の一方のみを生成可能な電解水生成装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
かかる課題を解決するため、本発明の電解水生成装置は、
陽極を有するアノード室と陰極を有するカソード室とが隔膜で隔てられた２槽型の電気分解部と、
アノード室及びカソード室のうち、いずれか一方である原水供給室に対して原水を供給する原水供給部と、
アノード室及びカソード室のうち、他方である電解質供給室に対して電解質が溶解した電解質水溶液を供給すると共に、前記電解質供給室内の電解質水溶液を回収して循環させる循環タンクと、
前記循環タンクに接続され、当該循環タンク内部の電解質水溶液を排出する電解質排出部と、
前記循環タンクに接続され、当該循環タンクに対して電解質を供給する電解質供給部と、
前記電解質排出部及び電解質供給部を制御することにより、前記循環タンク内部の電解質水溶液を入れ替える制御部と
を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明は、効率良く酸性又はアルカリ性電解水の一方のみを生成可能な電解水生成装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】気泡電解水生成装置の構成を示す略線図である。
【図２】気液送出部の構成を示す略線図である。
【図３】供給経路の説明に供する略線図である。
【図４】気泡電解水生成処理の説明に供するフローチャートである。
【図５】電気分解部の構成を示す略線図（１）
【図６】電気分解部の構成（２）を示す略線図である。
【図７】電解水生成処理における流れの説明に供する略線図である。
【図８】入替処理における流れの説明に供する略線図である。
【図９】洗浄処理における流れの説明に供する略線図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
次に本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。
【００１０】
＜実施の形態＞
次に、図１〜図５を用いて実施の形態について説明する。図１において１０は、全体として気泡電解水生成装置を示している。気泡電解水生成装置１０では、電気分解により生成した電解水を媒体液とし、ナノバブルを含む電解水である気泡電解水を生成する。
【００１１】
気泡電解水生成装置１０では、電気分解によってアルカリ性電解水及び酸性電解水の双方を生成し、アルカリ性電解水を循環・濃縮する一方、酸性電解水にナノバブルを含有させ、気泡電解水として気泡電解水提供部１８から供給するようになされている。
【００１２】
なお図示しないが、気泡電解水生成装置１０は、図示しないＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）から構成される制御部２０（図示せず）が気泡電解水生成装置１０の全体を統括的に制御するようになされている。
【００１３】
気泡電解水生成装置１０では、電気分解部１３によって生成した発生ガス及び電解水をそのまま気液送出部１５、ポンプ１６、ナノバブル生成部１７へ送出することにより、ナノバブルとして発生ガスを含有する気泡電解水を生成する。このとき、全体の系（電気分解部１３〜ナノバブル生成部１７）を密閉系とし、所定の圧力下において発生ガス及び電解水を分離することなくそのまま混合することにより、発生ガスの成分を効率良く溶解及びナノバブル化することが可能となる。
【００１４】
原水供給部１１は、制御部２０による開閉機構の開閉制御により、気泡電解水を生成するときにのみ原水を電気分解部１３に供給する。原水供給部１１は、圧力をかけた状態で電気分解部１３に対して原水を供給する。また、接続された水道水などの水圧が高すぎる場合には、減圧バルブなどの減圧機構を構成しても良い。
【００１５】
原水としては、水道水や電解水、純水、精製水など種々のものを使用できる。また、前段に各種フィルターを設置することにより、不純物などの不要成分を除去した水を使用しても良い。
【００１６】
ナノバブルとして含有させる気体（混合ガス）としては、特に制限されず、用途に応じて適宜選択される。例えば、空気、水素、酸素、二酸化炭素などが好ましい。
【００１７】
電解質供給部１２は、制御部２０による制御により、電解質水溶液を電気分解部１３に供給する。電解質としては特に制限されず、塩化ナトリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、塩酸、塩化カリウム、塩化カルシウムなど、水に溶解して電解質としての特性を示す既知の化合物を適宜使用することができる。特に、電気分解によって強酸性（ｐＨ４．０以下）及び強アルカリ性（ｐＨ１０．０以上）の電解水が生成される電解質が好適に用いられる。便宜上、電解質として塩化ナトリウムを使用した場合について説明するが、これに限られない。
【００１８】
電気分解部１３は、原水を電気分解して電解水を生成できる構成であればよく、陽極を有するアノード室５１と、陰極を有するカソード室５２とを有する２槽型の電解槽が用いられる。電気分解部１３では、酸性電解水を気液送出部１５に供給する一方、アルカリ性電解水を電解質供給部１２に戻して循環させる構成を有している。電気分解部１３の詳細な構成については後述する。
【００１９】
気液送出部１５は、発生ガス及び電解水を高速攪拌により混合したり、高速旋回させたりすることにより、一定時間に亘って発生ガスと電解水とを接触させつつ、発生ガスと電解水とを偏りがないようほぼ均等の割合でポンプ１６に送出する。なお、この気液送出部１５による混合では、ナノバブルの発生量は殆どない又は非常に少量である（ナノバブル生成部１７と比較して個数比で１０％未満）。
【００２０】
気液送出部１５の構成の一例を図２及び図３に示している。図２に示すように、気液送出部１５は、円筒状の円筒部材７０の上側の矩形状でなる板状部材７１及び７２と、下側の矩形状でなる板状部材７３とで挟んだ形状を有している。
【００２１】
板状部材７１〜７３は、円筒部材７０の底面を構成すると共に、円筒部材７０に対して電解水及び混合ガスを供給する供給経路を有している。図３に示すように、電解水（発生ガス含む）は、板状部材７１に形成された供給経路７１ａ〜７１ｄを介して円筒部材７０に供給される。また、板状部材７２には供給経路７２ａ及び７２ｂが形成されており、ナノバブル生成部１７によって生成された気泡電解水の一部がオーバーフローした場合に配管１７Ｂを介して円筒部材７０に供給される。
【００２２】
供給経路７１ａ〜７１ｄ及び７２ａ〜７２ｂは、円筒部材７０に対して接線方向に略平行（±３０°）に設けられており、流入した電解水（電解水及び気泡電解水）が円筒部材７０の内面に沿って周回するように形成されている。
【００２３】
また、板状部材７３の中心部分には、電解水及び混合ガス（発生ガス）が混合された混合水を排出する孔である排出経路７３ａが設けられており、配管１５Ａを介して混合水が排出される。この配管１５Ａの内部では、低速旋回流が発生し、ポンプ１６までの間、電解水及び混合ガスを攪拌されると考えられ、大きなガス溜りが形成されることを抑制できる。
【００２４】
この結果、上側から供給され下側から排出される上下方向の力と、円筒部材７０に沿って供給される電解水及び排出経路７３ａの位置関係により、電解水及び混合ガスは高速攪拌されながら円筒部材７０内部を旋回し、混合ガスが小さな気泡となってよく混じり合った状態で配管１５Ａを介してポンプ１６に供給される。
【００２５】
この気液送出部１５では、例えば高速旋回による遠心分離効果によって大きな圧力を発生させ、大きな圧力下において発生ガス及び電解水を気相及び液層の界面で接触させて特に塩素ガスなど水に対する溶解性の高い気体の溶解を促進するだけでなく、ポンプ１６によって発生する圧力の影響を電気分解部１３に伝わらないようにする役割も担う。言い換えると、気液送出部１５は、高速旋回によって電気分解部１３−気液送出部１５−ポンプ１６間の圧力の伝達を分断して断ち切ることが可能である。
【００２６】
なお、気液送出部１５の前段（配管１４Ａ）における圧力は、例えば−１５ｋｐａ〜＋１５ｋｐａ、より好ましくは−１０ｋｐａ〜＋１０ｋｐａになるように、制御されている。これにより、前段の電気分解部１３に対して圧力が負荷されるのを抑制し、隔膜４５の損傷などを未然に防止し得る。この制御は、配管１７Ｂに設けられた電磁弁の調整によって行われる。調整の結果、上記圧力範囲に収まらない場合には、装置の保護のため緊急停止する。
【００２７】
ガス供給部１４は、気液送出部１５に対して供給する混合気体を供給する。例えば混合気体として空気を混合する場合、ガス供給部１４としてエアーポンプや圧縮空気などが使用される。このガス供給部１４は、発生ガスでは不足する気体量を補うためのものであり、必ずしも必須ではない。混合ガスとして発生ガスのみを使用することも可能である。なお、本実施形態では、発生ガスに含まれる塩素ガスを薄めることなく高割合で電解水へ溶解させるため、気液送出部１５ではなくポンプ１６に混合ガスを混合しているが、気液送出部１５に混合ガスを供給しても良い。この場合、板状部材７１及び７２の上面、中央近傍から混合ガスを混合することにより、渦の中心に混合ガスが混合できるためが好ましい。
【００２８】
ポンプ１６（図１）としては、特に限定されず、公知の種々のものを使用することができる。例えば、羽根で回転するバブリングポンプ（例えばＳＵＳ製汎用渦流タービンポンプ２０ＮＰＤ０７Ｚ（株式会社ニクニ製））を用いると、ナノバブル生成部１７の前段において気液の混合が進むため好ましい。ポンプ１６は、配管１５Ａを介して供給される混合水に圧力を印加し、例えば２０Ｌ／ｍｉｎの定量で配管１６Ａを介して当該混合水をナノバブル生成部１７へ供給する。このとき、気液送出部１５の効果により混合水に大きなガス溜りが殆ど存在せず、ガス噛みなどによりポンプ１６に不具合が生じにくく、安定した流量で混合水をナノバブル生成部１７へ供給することができる。
【００２９】
ナノバブル生成部１７は、高速旋回によって媒体液（混合水）に気体からなるナノバブル（微細気泡）を含有させる高速旋回方式のナノバブル発生器でなり、その構成に制限はない。図示しないが、ナノバブル生成部１７は、例えば複数の円筒部材内を旋回させながら衝突により角度を変化させる構成を有している。
【００３０】
ナノバブル生成部１７は、気体と媒体液とを旋回させて速度を出した状態で、比重差による気液界面を作り出し、界面で生じる気液の摩擦によりナノバブルを生成する。さらに、ナノバブル生成部１７は、媒体液を壁面に衝突させてその進行方向を変化させることにより、媒体液の流れを乱し、気体と媒体液とを激しく撹拌して混合する。この結果、気体と媒体液との物理的な衝突作用により気泡が細かくなり、さらに多くのナノバブルが形成される。
【００３１】
ナノバブル生成部１７は、媒体液を高速旋回させながら、当該媒体液の進行方向を急変化させる。これにより、ナノバブル生成部１７は、媒体液に対してより大きな加速度を加えることができ、気体と媒体液との物理的な衝突作用により気泡を分散させて微細にすることができる。ナノバブル生成部１７は、高速旋回する媒体液を壁面に衝突させることにより、当該媒体液の旋回方向を８０°以上の急角度で変化させることが好ましい。
【００３２】
ナノバブル生成部１７は、所定の圧力下において高速旋回によりナノバブルが発生した気泡電解水を気泡電解水提供部１８に供給する。気泡電解水提供部１８は、開閉機構を有しており、制御部２０の制御により開閉機構を開閉する。
【００３３】
ヘンリーの法則により、液体に加わる圧力が大きいと気体の溶解度が向上する。したがって、気体の存在下で液体に圧力をかけ、急激に圧力を下げることにより、溶解していた気体が液体中で微細気泡となることが知られている。
【００３４】
気泡電解水提供部１８が蛇口方式で気泡電解水をユーザに供給する場合、蛇口から排出された瞬間に圧力が解放される。また、後段に設置された洗浄装置などが接続された場合には、気泡電解水提供部１８に配管（図示せず）が接続されることになり、後段の洗浄装置内部や貯留タンク内部で圧力が大気圧まで一気に解放されるよう、気泡電解水生成装置１０の外部に圧力解放部（図示せず）が設けられている。このとき、気泡電解水中に溶解していた気体の一部がナノバブルとなり、気泡電解水中のナノバブルを増大させることができる。
【００３５】
このように、気泡電解水生成装置１０では、ナノバブル生成部１７よりも前段に気液送出部１５を設け、ポンプ１６の伝送経路を利用して混合ガスと電解水との接触時間を長く設けるようにした。これにより、電解水に対して混合ガスを馴染ませ、気泡が小さくなりやすい状態してナノバブル生成部１７によるナノバブルの生成を増大できると共に、電解水に対する混合ガスの溶解度を向上させ、圧力解放時に生成されるナノバブルを増大させることができる。
【００３６】
また、発生ガスの一部として塩素ガスを発生させる（すなわち電解質に塩素を含む）場合、気体の溶解特性により水に対する溶解性の高い塩素が優先的に電解水に溶解する。この現象は、気体と液体との接触時間が長いほど顕著に表れる。従って、ナノバブル生成部１７に供給される混合水において、混合気体及び酸素ガス（オゾンガスを含む）は気体として残るものの、塩素ガスの殆どは混合水中に溶解した状態となる。
【００３７】
この状態で混合水をナノバブル生成部１７に供給すると、高速旋回方式によって生成されるナノバブルに塩素ガスは殆ど含まれないことになる。もちろん、圧力解放時に塩素の一部がナノバブル化すると考えられるが、溶解度が高いため優先的に他の気体がナノバブル化されるため、塩素の多くは気泡電解水中に溶解した状態で存在することができる。
【００３８】
気泡電解水を殺菌・除菌剤などとして使用する場合、溶解させた状態の塩素濃度が非常に重要となる。気泡電解水生成装置１０では、発生ガスの一部として塩素ガスを発生させる場合、電気分解により発生した塩素成分の殆どを気泡電解水中に溶解させた状態で存在させることが可能となるため、有効塩素濃度を向上させることができ、殺菌・除菌の効果を高めることができる。
【００３９】
すなわち、図４に示すように、本発明の気泡電解水生成処理ＲＴ１では、ステップＳＰ１０１において原水を加圧供給し、ステップＳＰ１０２において原水を電気分解することにより電解水を生成する。
【００４０】
ステップＳＰ１０３において、電解水及び発生ガスが搬送され、ステップＳＰ１０４において当該電解水及び発生ガスが均等に混合されて混合水が生成され送出される。ステップＳＰ１０５において、混合水はポンプを介して圧送され、ステップＳＰ１０６において高速旋回方式によりナノバブルが生成される。
【００４１】
そしてステップＳＰ１０７において圧力が解放され、圧力解放方式によりナノバブルが生成される。
【００４２】
このように、ステップＳＰ１０１〜ステップＳＰ１０６までの間を密閉系として圧力下で高速旋回方式によりナノバブルを発生させた後、圧力解放方式によりナノバブルを発生させると共に、電解水と発生ガス（及び混合ガス）とを十分に馴染ませる時間を確保できるため、ナノバブルを一層増大させることが可能となる。
【００４３】
次に、電気分解部１３の構成について説明する。
【００４４】
図５の断面図に示すように、透水性の陰極４４及び陽極４３の間に隔膜４５を設けた２槽型の電解槽を電気分解部１３として用いることができる（図では１３ｘと表示）。電気分解部１３では、アノード室５１に原水を供給し、カソード室５２に電解質水溶液を供給することにより、隔膜４５を透過させて電解質（陰イオン）をカソード室５２からアノード室５１に移動させることにより電気分解を行う構成でなる。
【００４５】
上述したように、気液送出部１５によって緩和されるものの、密閉系となるアノード室５１は加圧された状態となる。一方、密閉系でないカソード室５２は加圧されないため、アノード室５１とカソード室５２間で圧力差が生じることになる。
【００４６】
そこで、陰極４４によってアノード室５１とカソード室５２の全面を離隔すると共に当該陰極４４に孔を形成し、当該陰極４４のアノード室側に対し、陰極４４に貼り合わせて孔を塞ぐように隔膜４５を設けている。なお隔膜４５は、いずれかの電極の近傍に設置されればよい。
【００４７】
これにより、強度のある陰極４４に隔膜４５が支えられ、圧力差に耐え得ることができる。なお、陰極４４の孔のサイズや割合に制限はないが、圧力差によって隔膜が伸びてしまうことを防止するため、孔のサイズは極力小さく（例えば直径１ｃｍ以下、より好ましくは０．３ｃｍ程度）し、特定の箇所に応力のかからない円形とすることが好ましい。また、陰極４４に厚みを利用して、孔の形状をアノード室５１側へ行くに従って径が大きくなるすり鉢状にしたり、角を丸くして隔膜の特定箇所に応力がかかりにくいようにすることが好ましい。
【００４８】
図５及び図６に示すように、この電気分解部１３では、電解槽の底面近傍にアノード室５１に対して原水が供給される第１の原水供給口４１が設けられている。また、電解槽の天面に酸性電解水を排出する酸性電解水排出口４８が設けられている。なお電解槽の天面とは、アノード室５１の内面の天面を指す。以下、同様である。
【００４９】
このため、原水は下から上へ向けて進行し、酸性電解水として上部の酸性電解水排出口４８から排出される。このとき、電気分解によって発生する発生ガスは浮力により上部へ移動し、酸性電解水排出口４８から効率良く排出される。
【００５０】
従って、電気分解部１３から排出される酸性電解水は、発生ガス（塩素ガス及び酸素ガス）を含んだ状態となる。電気分解部１３は、生成した発生ガス及び電解水を配管１３Ａを介して気液送出部１５へ供給する。
【００５１】
一方、電解槽の底面近傍にアノード室５１に対して電解質（塩化ナトリウム）を溶解させた電解質水溶液が供給される電解質供給口４２が設けらている。また、電解槽の天面にアルカリ性電解水を排出するアルカリ性電解水排出口４９が設けられている。
【００５２】
このため、電解質水溶液は下から上へ向けて進行し、アルカリ性電解水排出口４９から排出される。このとき、電気分解によって発生する発生ガスは浮力により上部へ移動し、アルカリ性電解水排出口４９から効率良く排出される。
【００５３】
図７に示すように、アルカリ性電解水排出口４９及び電解質供給口４２には、配管６１及び６２を介して循環タンク６３が接続されている。循環タンク６３には、配管６４及び６７を介して電解質供給タンク６５及び原水供給部１１にそれぞれ接続されている。また、循環タンク６３は、排出用の配管６６を有している。配管６１、６２、６４、６６及び６７には、いずれも開閉機構が設けられており、制御部２０の制御により開閉操作される。
【００５４】
制御部２０は、電解水の供給時において、原水供給部１１からアノード室５１に原水を供給させる一方、循環タンク６３からカソード室５２に電解質水溶液を供給させる。
【００５５】
すなわち、気泡電解水生成装置１０では、電解質水溶液を循環タンク６３からカソード室５２に供給して電気分解すると共に、当該電気分解によって生成したアルカリ性電解水を循環タンク６３に戻し、電解質水溶液として再利用する。
【００５６】
しかしながら、電解質水溶液の循環を長時間行うと、循環タンク６３内の陰イオン（塩素イオン）濃度が低下する。
【００５７】
そこで制御部２０は、図８に示すように、所定の補充時間（例えば１５〜１２０分稼働する）ごとに配管６６を介して電解質水溶液を少量だけ（例えばタンク容量の１／２０〜１／５程度）廃棄し、同量の電解質水溶液を循環タンク６３に補充する。
【００５８】
また、電解質水溶液の循環を長時間行うと、電解質水溶液のｐＨの値が大きくなってしまう。また、そこで制御部２０は、所定の交換時間（例えば５〜２５時間）ごとに配管６６を介して循環タンク６３内部の電解質水溶液を全量廃棄し、タンク容量分の電解質水溶液を循環タンク６３に充填する。
【００５９】
さらに、制御部２０は、図９に示すように、予め設定された洗浄時刻になると、循環タンク６３及びカソード室５２の洗浄処理を実行する。
【００６０】
具体的に、制御部２０は、配管６６から循環タンク６３内部の電解質水溶液を全量廃棄した後、原水供給部１１から循環タンク６３に原水を供給する。そして制御部２０は、配管６２及び６１を介して循環タンク６３及びカソード室５２に原水を循環させる。この処理は、例えば１回当り１０分〜１時間程度実行される。原水の供給を続け、随時一部の原水を廃棄しながら連続式に洗浄処理が行われても良く、一定量の原水が供給された後に循環し全量廃棄後に再度原水を供給するバッチ式に洗浄処理が行われても良い。また、洗浄処理は１回だけ行われても複数回行われても良い。
【００６１】
なお、配管６６に対し、アルカリを中和するための中和装置を設けることが好ましい。これにより、濃縮されたアルカリ性電解水のｐＨを適正値に調製してから廃棄することができる。
【００６２】
このように、気泡電解水生成装置１０では、隔膜４５で隔たれた２槽型の電解槽構成の電気分解部１３によって、カソード室５２に電解質水溶液を供給すると共によって生成したアルカリ電解水をそのまま電解質水溶液として循環タンク６３を介して循環させる一方、酸性電解水のみを気泡電解水として気泡電解水提供部１８から供給する。
【００６３】
そして気泡電解水生成装置１０は、循環タンク６３内の電解質水溶液を排出するための排出機構（配管６６）及び充填機構（配管６４及び電解質供給タンク６５）により、電解質水溶液を自動的に交換可能とした。さらに、気泡電解水生成装置１０は、原水供給部１１と循環タンク６３とを接続することにより、循環タンク６３を自動的に洗浄可能とした。
【００６４】
これにより、使用しないアルカリ性電解水を再利用することができ、使用する水の量を節約できると共に、アルカリ性電解水が濃縮されるため、廃棄するアルカリ性電解水の量を大幅に低減できる。また、アルカリ性電解水の濃縮に伴って生じるカソード室５２及び循環タンク６３、配管６１及び６２を原水を用いて洗浄できるため、ミネラル成分の付着などを解消できる。
【００６５】
＜動作及び効果＞
以下、上記した実施形態から抽出される発明群の特徴について、必要に応じて課題及び効果等を示しつつ説明する。なお以下においては、理解の容易のため、上記各実施形態において対応する構成を括弧書き等で適宜示すが、この括弧書き等で示した具体的構成に限定されるものではない。また、各特徴に記載した用語の意味や例示等は、同一の文言にて記載した他の特徴に記載した用語の意味や例示として適用しても良い。
【００６６】
本発明の電解水生成装置（気泡電解水生成装置１０）は、
陽極（陽極４３）を有するアノード室（アノード室５１）と陰極（陰極４４）を有するカソード室（カソード室５２）とが隔膜（隔膜４５）で隔てられた２槽型の電気分解部（電気分解部１３）と、
アノード室及びカソード室のうち、いずれか一方である原水供給室に対して原水を供給する原水供給部と、
アノード室及びカソード室のうち、他方である電解質供給室（アノード室５１）に対して電解質が溶解した電解質水溶液を供給すると共に、前記電解質供給室内の電解質水溶液を回収して循環させる循環タンク（循環タンク６３）と、
前記循環タンクに接続され、当該循環タンク内部の電解質水溶液を排出する電解質排出部（配管６６）と
前記循環タンクに接続され、当該循環タンクに対して電解質水溶液を供給する電解質供給部（電解質供給タンク６５）と、
前記電解質排出部及び電解質供給部を制御することにより、前記循環タンク内部の電解質水溶液を入れ替える制御部（制御部２０）とを有することを特徴とする。
【００６７】
これにより、循環タンクにおける電解質水溶液の補充や入替えが可能となるため、強酸性及び強アルカリ性の電解水が生成される電解水を用いて一方の電解水のみを効率的に生成することができる。
【００６８】
電解水生成装置において前記制御部は、
予め定められた条件に応じて前記循環タンク内部の電解質水溶液を入れ替えることを特徴とする。
【００６９】
これにより、電解水生成装置は、例えば予め定められた条件として、稼動時間ごとや設定された時刻になどユーザの設定した条件や操作ボタンを操作するなどのユーザの要求に応じて、電解質水溶液を入替えることができる。
【００７０】
電解水生成装置において制御部は、
前記電気分解部の稼働時間を監視し、前記稼働時間に基づいて前記循環タンク内部の電解質水溶液を入れ替えることを特徴とする。
【００７１】
これにより、電解水生成装置は、稼動
時間に基づいて電解質水溶液を入替えることができるため、電解質が薄まったころに電解質水溶液を入替えて効率良く電気分解を実行できる。
【００７２】
電解水生成装置において前記制御部は、
前記電気分解部の稼働時間を監視し、前回前記循環タンク内部の電解質水溶液を入れ替えてから現在までの洗浄後稼働時間と、時刻とに基づいて前記循環タンク内部の電解質水溶液を入れ替えることを特徴とする。
【００７３】
これにより、電解水生成装置は、電解質の濃度だけでなく、例えば昼休みや就業後など、電解水生成装置を使用しない時間に合わせて電解質水溶液を入替えることができる。例えば、洗浄後稼働時間が５時間ごとに入れ替えを行うように設定されていた場合であっても、設定された所定の入替時刻に洗浄後稼働時間が２時間以上であると入れ替えを行うなど、２段階の条件を設定することにより、適切な入替処理を実行でき、好ましい。
【００７４】
電解水生成装置において前記制御部は、
前記電解質排出部によって前記循環タンク内部の前記電解質水溶液を排出させた後、
前記原水供給部から供給される原水を用いて前記循環タンク内部を洗浄し、
前記電解質排出部によって前記循環タンク内部の原水を排出した後、
前記電解質供給部から前記電解質水溶液を供給させることを特徴とする。
【００７５】
これにより、電解水生成装置は、原水を用いて循環タンク内を洗浄できるため、濃度の高い電解質水溶液によるカルキ成分や鉱物成分などが循環タンクや配管などに付着することを抑制できる。
【００７６】
前記制御部は、
前記電気分解部の稼働時間を監視し、前回前記循環タンク内部の電解質水溶液を入れ替えてから現在までの洗浄後稼働時間に基づいて前記循環タンク内部の電解質水溶液を入れ替え、
時刻に基づいて前記循環タンク内部を洗浄する
ことを特徴とする。
【００７７】
これにより電解水生成装置は、時間を要する洗浄処理については設定された時刻に、入替えについては洗浄後稼働時間ごとに実行できるため、電解質が薄まりすぎることなく、使用しない時刻や決まった時刻に洗浄処理を実行できる。
【００７８】
電解水生成装置における前記電解質排出部より後段に、
前記電解質水溶液を中和する中和処理部
を有することを特徴とする。
【００７９】
これにより電解水生成装置は、濃縮された電解質水溶液を中和して廃棄することができる。
【００８０】
前記原水供給部は、
前記循環タンクにも接続されており、
前記制御部は、
前記循環タンク内部に前記原水を供給することにより、前記循環タンク内部を洗浄する
ことを特徴とする。
【００８１】
電解水生成装置における前記制御部は、
前記電解質供給室にも接続されており、
前記電解質供給室を介して循環タンク内部へ原水を供給することにより、前記循環タンク内部を洗浄する
ことを特徴とする。
【００８２】
これにより電解水生成装置は、濃縮された電解質水溶液が使用される前記電解質供給室を原水によって洗浄することができる。
【００８３】
電解水生成装置における前記電気分解部は、
前記陽極及び陰極のいずれか一方が、
前記アノード室及び前記カソード室を隔てるように前記アノード室及び前記カソード室間のほぼ全面に設けられると共に、複数の孔が形成されており、
前記隔膜が前記全面に設けられた陽極又は陰極に隣接して設けられていることを特徴とする。
【００８４】
これにより電解水生成装置は、電解槽において前記アノード室及び前記カソード室間で圧力差が生じた場合であっても、電極（陽極又は陰極）によって隔膜を支持して支えることができるため、圧力差によって隔膜が伸びたり破れたりすることを防止できる。
【００８５】
＜他の実施の形態＞
なお上述実施形態では、カソード室を電解質供給室としてアルカリ性電解水を循環させるようにしたが、本発明はこれに限らず、アノード室を電解質供給室として酸性電解水を循環させてもよい。
【００８６】
さらに上述実施形態では、電気分解部１３として１つの電解槽を有するようにしたが、２つ以上の電解槽を有しても良い。この場合、混合液（発生ガス及び電解水）が、複数の経路（配管）を介して気液送出部１５に供給される。このとき気液送出部１５は、複数の電解槽で製造された混合液を均等に混合する役割をも担う。
【００８７】
また上述実施形態では、発生ガス及び混合気体を混合ガスとして混合したが、外部に気泡電解水を貯留する外部タンクを有する場合、当該外部タンクにおいて上層に溜った塩素ガスを含む気体を混合気体として供給することも可能である。これにより、混合水中の塩素濃度をさらに上昇させることができる。
【００８８】
さらに上述実施形態では、カソード室５２の洗浄を行ったが、必ずしも必須ではない。その場合、原水を循環タンク６３に補充し、排水する処理が少なくとも１回、より好ましくは複数回に亘って実行される。
【００８９】
また上述実施形態では、電解水に微細気泡を含有させるようにしたが、本発明はこれに限らず、生成した電解水をそのまま提供する電解水生成装置に本発明を適用できる。この場合、前記アノード室及び前記カソード室間で圧力差は発生しないため、前記アノード室及び前記カソード室間仕切るように電極を設ける必要はない。
【００９０】
さらに上述実施形態では、電解質供給タンク６５から循環タンク６３に対して電解質水溶液を供給したが、電解質と原水とを供給しても良い。この場合、循環タンク６３内に攪拌羽根などの攪拌機構を有することが好ましい。
【００９１】
また、上述実施形態では、電解質供給タンク６５に高濃度の電解質水溶液を供給することもできる。この場合、入替処理をなくして逐次（例えば１５〜６０分ごと）電解質水溶液の補充（又は循環タンク６３内の電解質水溶液の一部交換）を行うと共に、例えば１日１回洗浄処理を実行する。これにより、電解質水溶液の補充（入替処理）に伴う処理時間を短縮できる。この場合、制御部２０は、電解質供給タンク６５から循環タンク６３に電解質水溶液を供給させ、循環タンク６３の容量を超えてオーバーフローした分を排出させる。電解質供給タンク６５から供給される電解質水溶液の量は、循環タンク６３から供給される電解質水溶液の量より少なく（例えば１／１０〜１／３０程度）に設定される。
【００９２】
また上述の実施の形態においては、高速旋回によってナノバブルを生成するようにした場合について述べた。本発明はこれに限らず、必ずしも高速旋回させる必要はなく、例えば複数回に亘って媒体液を蛇行させるなどして物理的な衝突作用を生じさせることにより微細気泡を発生させても良い。
【００９３】
さらに、上述の実施の形態においては、媒体液をナノバブル生成部７に供給し、そのまま気泡電解水提供部１８から排出される、いわゆる連続式で微細気泡液を生成するようにしたが、貯液槽に媒体液及び微細気泡液を貯留し、一定時間に亘ってナノバブル生成部７を循環させる、いわゆるバッチ式方式で微細気泡液を生成しても良い。また、気泡電解水提供部１８の後段に、微細気泡水を貯留する貯留タンクを設けるようにしても良い。
【００９４】
また上述実施形態では、気液送出部１５が一方向へ進行する高速旋回により、高速攪拌を行ったが、本発明はこれに限られない。例えば乱流を生じさせたり、羽根などを旋回させたりすることにより高速攪拌を行っても良い。
【００９５】
また、上述の実施の形態においては、ナノバブルの生成を常温で行い、水温についての調整を特に行わないようにした場合について述べた。気体の溶解度は、液温が低下すると高くなる。このため液温を低下させるための冷却機能を付加することができる。
【００９６】
さらに上述の実施の形態においては、電解水生成装置としての気泡電解水生成装置１０と、原水供給部としてのアノード室５１と、循環タンクとしての循環タンク６３と、電解質排出部としての配管６６と、電解質供給部としての電解質供給タンク６５と制御部としての制御部２０を構成するようにした場合について述べた。本発明はこれに限らず、種々の構成による原水供給部と、循環タンクと、電解質排出部と、電解質供給部と制御部とによって本発明の電解水生成装置を構成するようにすしても良い。
【産業上の利用可能性】
【００９７】
本発明は、例えば電解水を生成する電解水生成装置や気泡電解水を生成する気泡電解水生成装置などに使用することができる。
【符号の説明】
【００９８】
７          ：ナノバブル生成部
１０        ：気泡電解水生成装置
１１        ：原水供給部
１２        ：電解質供給部
１３        ：電気分解部
１３Ａ、１５Ａ、１６Ａ、１７Ｂ、６１、６２、６３、６４、６６：配管
１４        ：ガス供給部
１５        ：気液送出部
１６        ：ポンプ
１７        ：ナノバブル生成部
１８        ：気泡電解水提供部
２０        ：制御部
４１        ：第１の原水供給口
４２        ：電解質供給口
４３        ：陽極
４４        ：陰極
４５        ：隔膜
４８        ：酸性電解水排出口
４９        ：アルカリ性電解水排出口
５１        ：アノード室
５２        ：カソード室
６３        ：循環タンク
６５        ：電解質供給タンク
【図１】
2018012095.tif 000003
【図２】
2018012095.tif 000004
【図３】
2018012095.tif 000005
【図４】
2018012095.tif 000006
【図５】
2018012095.tif 000007
【図６】
2018012095.tif 000008
【図７】
2018012095.tif 000009
【図８】
2018012095.tif 000010
【図９】
2018012095.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成28年12月14日(2016.12.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極を有するアノード室と陰極を有するカソード室とが隔膜で隔てられた２槽型の電気分解部と、
アノード室及びカソード室のうち、いずれか一方である原水供給室に対して原水を供給する原水供給部と、
アノード室及びカソード室のうち、他方である電解質供給室に対して電解質が溶解した電解質水溶液を供給すると共に、前記電解質供給室内の電解質水溶液を回収して循環させることにより生成された電解水を濃縮する循環タンクと、
前記循環タンクに接続され、当該循環タンク内部の電解質水溶液を排出する電解質排出部と、
前記循環タンクに接続され、当該循環タンクに対して電解質を供給する電解質供給部と、
前記電解質排出部及び電解質供給部を制御することにより、前記電気分解部の稼働時間又は時刻の少なくとも一方に基づいて前記循環タンク内部の電解質水溶液の全量を入れ替える制御部と
を有することを特徴とする電解水生成装置。
【請求項２】
前記制御部は、
所定の補充時間ごとに前記循環タンクから少量の電解質水溶液を排出すると共に、前記電解質供給部から同量の前記電解質水溶液を補充する
ことを特徴とする請求項１に記載の電解水生成装置。
【請求項３】
前記制御部は、
前回前記循環タンク内部の電解質水溶液を入れ替えてから現在までの稼働時間及び時刻に基づいて前記循環タンク内部の電解質水溶液を入れ替える
ことを特徴とする請求項２に記載の電解水生成装置。
【請求項４】
前記制御部は、
前記電解質排出部によって前記循環タンク内部の前記電解質水溶液を排出させた後、
前記原水供給部から供給される原水を用いて前記循環タンク内部を洗浄し、
前記電解質排出部によって前記循環タンク内部の原水を排出した後、
前記電解質供給部から前記電解質水溶液を供給させる
ことを特徴とする請求項３に記載の電解水生成装置。
【請求項５】
前記制御部は、
前記稼動時間に基づいて、
前記電解質排出部によって前記循環タンク内部の前記電解質水溶液を排出させた後、
前記電解質供給部から前記電解質水溶液を供給させ
前記時刻に基づいて、
前記電解質排出部によって前記循環タンク内部の前記電解質水溶液を排出させた後、
前記原水供給部から供給される原水を用いて前記循環タンク内部を洗浄し、
前記電解質排出部によって前記循環タンク内部の原水を排出した後、
前記電解質供給部から前記電解質水溶液を供給させる
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の電解水生成装置。
【請求項６】
前記電解質は、
塩化ナトリウムである
を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の電解水生成装置。
【請求項７】
前記電解質は、
電気分解により強酸性及び強アルカリ性の電解水が生成される性質を有する
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の電解水生成装置。
【請求項８】
前記電解質供給部には、
前記循環タンク内に貯留されている電解質水溶液よりも高濃度の電解質水溶液が貯留されており、
前記制御部は、
所定時間ごとに前記電解質供給部から少量の前記高濃度の電解質水溶液を補充する
ことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の電解水生成装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
かかる課題を解決するため、本発明の電解水生成装置は、
陽極を有するアノード室と陰極を有するカソード室とが隔膜で隔てられた２槽型の電気分解部と、
アノード室及びカソード室のうち、いずれか一方である原水供給室に対して原水を供給する原水供給部と、
アノード室及びカソード室のうち、他方である電解質供給室に対して電解質が溶解した電解質水溶液を供給すると共に、前記電解質供給室内の電解質水溶液を回収して循環させることにより生成された電解水を濃縮する循環タンクと、
前記循環タンクに接続され、当該循環タンク内部の電解質水溶液を排出する電解質排出部と、
前記循環タンクに接続され、当該循環タンクに対して電解質を供給する電解質供給部と、
前記電解質排出部及び電解質供給部を制御することにより、前記電気分解部の稼働時間又は時刻の少なくとも一方に基づいて前記循環タンク内部の電解質水溶液の全量を入れ替える制御部と
を有することを特徴とする。
【手続補正書】
【提出日】平成29年3月29日(2017.3.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極を有するアノード室と陰極を有するカソード室とが隔膜で隔てられた２槽型の電気分解部と、
アノード室及びカソード室のうち、いずれか一方である原水供給室に対して原水を供給する原水供給部と、
アノード室及びカソード室のうち、他方である電解質供給室に対して電解質が溶解した電解質水溶液を供給すると共に、前記電解質供給室内の電解質水溶液を回収して循環させることにより生成された電解水を濃縮する循環タンクと、
前記循環タンクに接続され、当該循環タンク内部の電解質水溶液を排出する電解質排出部と、
前記循環タンクに接続され、当該循環タンクに対して電解質を供給する電解質供給部と、
前記電解質排出部及び電解質供給部を制御することにより、前記電気分解部の稼働時間又は時刻の少なくとも一方に基づいて前記循環タンク内部の電解質水溶液の全量を入れ替える制御部と
を有することを特徴とする電解水生成装置。
【請求項２】
前記制御部は、
所定の補充時間ごとに前記循環タンクから電解質水溶液を排出すると共に、前記電解質供給部から同量の前記電解質水溶液を補充する
ことを特徴とする請求項１に記載の電解水生成装置。
【請求項３】
前記制御部は、
前回前記循環タンク内部の電解質水溶液を入れ替えてから現在までの稼働時間及び時刻に基づいて前記循環タンク内部の電解質水溶液を入れ替える
ことを特徴とする請求項２に記載の電解水生成装置。
【請求項４】
前記制御部は、
前記電解質排出部によって前記循環タンク内部の前記電解質水溶液を排出させた後、
前記原水供給部から供給される原水を用いて前記循環タンク内部を洗浄し、
前記電解質排出部によって前記循環タンク内部の原水を排出した後、
前記電解質供給部から前記電解質水溶液を供給させる
ことを特徴とする請求項３に記載の電解水生成装置。
【請求項５】
前記制御部は、
前記稼動時間に基づいて、
前記電解質排出部によって前記循環タンク内部の前記電解質水溶液を排出させた後、
前記電解質供給部から前記電解質水溶液を供給させ
前記時刻に基づいて、
前記電解質排出部によって前記循環タンク内部の前記電解質水溶液を排出させた後、
前記原水供給部から供給される原水を用いて前記循環タンク内部を洗浄し、
前記電解質排出部によって前記循環タンク内部の原水を排出した後、
前記電解質供給部から前記電解質水溶液を供給させる
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の電解水生成装置。
【請求項６】
前記電解質は、
塩化ナトリウムである
を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の電解水生成装置。
【請求項７】
前記電解質は、
電気分解により強酸性及び強アルカリ性の電解水が生成される性質を有する
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の電解水生成装置。
【請求項８】
前記電解質供給部には、
前記循環タンク内に貯留されている電解質水溶液よりも高濃度の電解質水溶液が貯留されており、
前記制御部は、
所定時間ごとに前記電解質供給部からの前記高濃度の電解質水溶液を補充する
ことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の電解水生成装置。