(57)【要約】【課題】装置の使い勝手を維持しつつ、装置の簡素化を図る。【解決手段】本実施形態に係る電解水製造装置は、電解槽と、電解槽を、少なくとも第１電極が配置される第１電極室と、第１電極とは極性が異なる第２電極が配置される第２電極室とに区分する隔膜と、第１電極と第２電極へ電圧を印可する電源と、第１電極室に水を供給する供給系と、第１電極室から貯留手段へ水を排水する排水系と、供給系、電源、及び排水系を交互に駆動して、電解水の生成と、電解水の排水とを交互に継続する制御手段と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解槽と、
前記電解槽を、少なくとも第１電極が配置される第１電極室と、前記第１電極とは極性が異なる第２電極が配置される第２電極室とに区分する隔膜と、
前記第１電極と前記第２電極へ電圧を印可する電源と、
前記第１電極室に水を供給する供給系と、
前記第１電極室から貯留手段へ水を排水する排水系と、
前記供給系、前記電源、及び前記排水系を交互に駆動して、電解水の生成と、電解水の排水とを交互に継続する制御手段と、
を備える電解水製造装置。
【請求項２】
前記第１電極室には、水が供給され、
前記第２電極室には、塩水が貯留され、
前記第２電極室の塩水を入れ換えることなく、少なくとも前記第１電極室で水の供給、電解水の生成、電解水の排水を行うサイクルが２回以上行われる請求項１に記載の電解水製造装置。
【請求項３】
前記第１電極室及び前記第２電極室と前記隔膜を介して区画され、塩水が貯留される中間室を備え、
前記中間室の塩水を入れ換えることなく、少なくとも前記第１電極室、又は前記第２電極室で、水の供給、電解水の生成、電解水の排水を行うサイクルが２回以上行われる請求項１に記載の電解水製造装置。
【請求項４】
塩水が貯留された前記第２電極室の容量は、前記第１電極室の容量よりも小さい請求項２に記載の電解水製造装置。
【請求項５】
塩水が貯留された前記中間室の容量は、前記第１電極室の容量よりも小さい請求項３に記載の電解水製造装置。
【請求項６】
前記第１電極室の容量は、０．５Ｌ以上５Ｌ以下である請求項２乃至５のいずれか一項に記載の電解水製造装置。
【請求項７】
前記塩水の入れ換えは、水の供給、電解水生成、電解水排水を行うサイクルが２〜２０回に対して１回行われる請求項２乃至６のいずれか一項に記載の電解水製造装置。
【請求項８】
前記第１電極室の上部に、前記供給系からの水を供給するための給水口が形成され、
前記第１電極室の下部に、前記排水系に水を排水するための排水口が形成されている請求項１乃至７のいずれか一項に記載の電解水製造装置。
【請求項９】
前記排水系から排水される水を貯留する貯留タンクが、前記電解槽の下方に配置される請求項１乃至８のいずれか一項に記載の電解水製造装置。
【請求項１０】
前記貯留タンクの容量は、前記第１電極室の５倍以上である請求項９に記載の電解水製造装置。
【請求項１１】
前記貯留タンクには、定格容量の水の貯留を検知する満水センサが設けられ、
前記満水センサは、前記第１電極室の容量と同等の容量の余裕を前記貯留タンクに残して動作する請求項９又は１０に記載の電解水製造装置。
【請求項１２】
前記満水センサは、前記排水系の先端部と一体に設けられている請求項１１に記載の電解水製造装置。
【請求項１３】
複数の前記電解槽を備え、前記排水系は前記電解槽それぞれの第１電極室からの水を、前記貯留タンクへ排水する請求項９乃至１２のいずれか一項に記載の電解水製造装置。
【請求項１４】
前記制御手段は、前記電解槽のいずれかが故障した場合には、故障した前記電解槽での電解を停止して、正常な前記電解槽を用いて電解水を生成する請求項１３に記載の電解水製造装置。
【請求項１５】
前記電解槽の各区画には、前記電解槽の底部に通じる管路を介して、水の給水及び排水を行う請求項１乃至１４のいずれか一項に記載の電解水製造装置。
【請求項１６】
前記供給系は、
前記電解槽の上方に配置され、前記電解槽に供給する水を蓄える原水タンクと、
前記原水タンクと前記電解槽とを接続する管路と、
を備える請求項１乃至１５のいずれか一項に記載の電解水製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電解水製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
塩素イオンを含有する水に通電すると、陽極側に酸性水が生成され、陰極側にアルカリ性水が生成される。陽極側に生成される酸性水は、次亜塩素酸を含み殺菌作用を有している。このため、酸性水は、消毒や殺菌に使用される。また、近年では、脱臭手段としての利用が検討されている。
【０００３】
塩素イオンを含有する水を電気分解して電解水を生成する電解水製造装置としては、電解槽へ連続的に水を通水しながら電解水を生成する通水式の電解水製造装置や、容器に貯留された水を電気分解することで、所定量の電解水を生成する貯留式の電解水製造装置などが実用化されている。
【０００４】
通水式の電解水製造装置は、装置の起動とともに電解水を連続的に供給することができる。しかしながら、電解水製造装置では、電解槽への給水管路に水圧変動が生じたり、電解槽からの排水管路に背圧変動が生じたときにも、電解水に含有される次亜塩素酸の濃度を、一定の範囲に維持する必要がある。そのため、給水管路を介して電解槽へ供給される水の量や、排水管路を介して電解槽から排出される水の量を一定に維持するための機構が必要となる。したがって、通水式の電解水製造装置では、腐食性に富む電解水の通水系統に、通水量を制御するための制御弁やセンサなどを設置する必要がある。また、通水装置の規模や用途によっては、これらの制御弁を制御するためのアルゴリズムが複雑になることがある。このような場合には、装置の構成が複雑化したり、装置が大型化することが考えられる。
【０００５】
一方、貯留式の電解水製造装置は、貯留容器に貯留された水を電気分解することにより電解水を生成するため、電気分解を行っているときに、電解槽に対する給水や排水を行う必要がない。そのため、通水式の電解水製造装置とは異なり、貯留式の電解水製造装置は、電解槽の通水制御を行うための制御弁やセンサなどを必要としない。したがって、装置構成を簡素化することができ、結果的に装置の小型化や、低コスト化を実現することができる。
【０００６】
しかしながら、貯留式の電解水製造装置は、装置を起動してから電解が終了するまでの所定時間が経過するまで電解水を得ることができない。このため、生成された電解水を消費すると、再度電解を行うための時間が必要となる。したがって、貯留式の電解水製造装置は、用途によっては、通水式の電解水製造装置と比較して使い勝手が劣るものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１２−１１３３２号公報
【特許文献２】特許第５８５９１７７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上述の事情の下になされたもので、装置の使い勝手を維持しつつ、装置の簡素化を図ることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本実施形態に係る電解水製造装置は、電解槽と、電解槽を、少なくとも第１電極が配置される第１電極室と、第１電極とは極性が異なる第２電極が配置される第２電極室とに区分する隔膜と、第１電極と第２電極へ電圧を印可する電源と、第１電極室に水を供給する供給系と、第１電極室から貯留手段へ水を排水する排水系と、供給系、電源、及び排水系を交互に駆動して、電解水の生成と、電解水の排水とを交互に継続する制御手段と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施形態に係る電解水製造装置の概略構成を示す図である。
【図２】制御装置が実行する一連の処理を示すフローチャートである。
【図３】第２の実施形態に係る電解水製造装置の概略構成を示す図である。
【図４】制御装置が実行する一連の処理を示すフローチャートである。
【図５】第３の実施形態に係る電解水製造装置の概略構成を示す図である。
【図６】第４の実施形態に係る電解水製造装置の概略構成を示す図である。
【図７】第５の実施形態に係る電解水製造装置の概略構成を示す図である。
【図８】変形例に係る電解槽を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
《第１の実施形態》
以下、第１の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態に係る電解水製造装置１０の概略構成を示す図である。電解水製造装置１０は、塩水を電気分解することにより、酸性の次亜塩素酸を含む酸性水を生成する装置である。
【００１２】
図１に示されるように、電解水製造装置１０は、電解槽１１、貯留タンク１２、直流電源３１、及び制御装置５０を備えている。
【００１３】
電解槽１１は、樹脂やステンレス鋼などからなる容体である。電解槽１１は、例えば直方体状のケーシング１１ａと、ケーシング１１ａの内部に配置されるケーシング１１ｂから構成されている。ケーシング１１ａの内部空間と、ケーシング１１ｂの内部空間は、イオン交換膜２１を介して通じている。電解槽１１では、ケーシング１１ａとケーシング１１ｂとが組み合わされることで、ケーシング１１ｂの内部空間が陰極室Ｓ２となり、残るケーシング１１ａの内部空間が陽極室Ｓ１となる。
【００１４】
陽極室Ｓ１は、管路１１０を介して、商用の水道設備に接続されるとともに、管路１１１を介して、貯留タンク１２に接続されている。また、陽極室Ｓ１の内部には、酸性水を生成するための電極２３が配置されている。
【００１５】
陽極室Ｓ１には、水道設備から水道水が供給される。陽極室Ｓ１に供給される水道水としては、炭酸カルシウムを主成分とするスケールの堆積を防止する観点から、アルカリ成分が少ない軟水を用いることが好ましい。この種の軟水は、例えば、イオン交換樹脂を利用した軟水器を用いることで、生成することができる。水道設備から陽極室Ｓ１に供給される水道水は、電磁弁Ｖ１によって制御される。この電磁弁Ｖ１は、例えばノーマル閉の電磁弁である。電磁弁Ｖ１がＯＮのときには、陽極室Ｓ１に水道水が供給される。電磁弁Ｖ１がオフのときには、陽極室Ｓ１への水道水の供給が停止する。
【００１６】
陽極室Ｓ１の水位は、ケーシング１１ａに設けられた水位センサＷ１によって検出される。水位センサＷ１としては、静電容量式水位センサ、導電率式水位センサやフロート式水位センサなどを用いることができる。水位センサＷ１は、例えば陽極室Ｓ１の水位が電解に適した定格水位になったときにＯＮとなる接点を有している。
【００１７】
陰極室Ｓ２は、ケーシング１１ｂに包囲される空間であり、内部には電極２４が配置されている。陰極室Ｓ２の内部には塩水が充填される。塩水としては、例えば、水（Ｈ２Ｏ）に、電解質として塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）を加えることにより生成される塩水、或いは、水に、塩素を含む塩化カリウム（ＫＣｌ）などの塩を加えることにより生成される塩水が用いられる。塩水の濃度は特に制限されるものではないが、電解時の安定性を考慮すると、ある程度濃度が高い方が好ましい。なかでも塩水として飽和塩化ナトリウムを用いることが好ましい。
【００１８】
イオン交換膜２１は、例えば塩素イオンＣｌ−などの陰イオンを通過させる性質を有する陰イオン交換膜である。陰イオン交換膜としては、アストム社のネオセプタ（登録商標）、ＡＧＣエンジニアリング社のセレミオン（登録商標）などを用いることができる。
【００１９】
また、イオン交換膜２１に代えて、多孔質膜を用いることもできる。多孔質膜としては、ポリオレフィンやフッ素化合物のような化学的に安定な有機高分子材料薄膜に、微多孔を形成して得られる有機微多孔膜や、無機酸化物多孔質膜などを用いることができる。無機酸化物としては種々のものを用いることができる。例えば、酸化チタン、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化ニッケル等の微粉末を支持体に塗布したものを用いることができる。特に、酸化チタン、酸化ケイ素、酸化アルミニウムを用いることが好ましい。その他の多孔質膜としては、塩素、フッ素系のハロゲン化高分子を有する多孔質ポリマー等を用いることもできる。
【００２０】
陽極となる電極２３は、例えば、チタン（Ｔｉ）、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、或いはこれらの合金、クラッド材からなる。電極２３は、長方形板状に整形されており、原水を流通させるとともに表面積を増加させるために、複数の貫通孔が形成されている。貫通孔は、開口径が一定のストレート孔であっても、電極２３の一側の面と他側の面とで径が異なるテーパー形状に整形されていてもよく、内壁面が曲面になるように整形されていてもよい。
【００２１】
貫通孔の形状は、矩形、円形、楕円形など、任意の形状とすることができる。また、貫通孔は、マトリクス状、或いはハニカム状に規則的に配列されていてもよく、不規則に配列されていてもよい。
【００２２】
電極２３の表面には、例えば、白金（Ｐｔ）などの貴金属触媒や、酸化イリジウムなどの酸化物触媒が添着されている。
【００２３】
陰極となる電極２４も、電極２３と同様に構成されている。電極２４では、触媒を添着させることなく、チタンやステンレス鋼などの耐食性を有する金属を、そのまま用いることもできる。
【００２４】
直流電源３１は、制御装置５０の指示に基づいて、電極２３と電極２４に電圧を印加する。電解水製造装置１０では、電極２３が陽極となり、電極２４が陰極となるように、それぞれの電極２３，２４に電圧が印加される。
【００２５】
貯留タンク１２は、例えば、樹脂や、ステンレス鋼などの金属からなるタンクである。貯留タンク１２の容積は、陽極室Ｓ１の容積の約５倍か、それ以上であることが好ましい。貯留タンク１２は、電解槽１１よりも低い位置に設置され、電解槽１１の陽極室Ｓ１と管路１１１を介して接続されている。また、貯留タンク１２は、管路１１２を介して、外部機器と接続されている。貯留タンク１２の水位は、例えば水位センサＷ２によって検出される。水位センサＷ２としては、静電容量式水位センサ、導電率式水位センサやフロート式水位センサなどを用いることができる。水位センサＷ２は、例えば貯留タンク１２が満水になったときにＯＮとなる接点を有している。
【００２６】
上述したように貯留タンク１２の容積ＶＯＬ１［Ｌ］は、陽極室Ｓ１の容積ＶＯＬ２［Ｌ］の約５倍かそれ以上であることが好ましい（ＶＯＬ１≧５×ＶＯＬ２）。電解水製造装置１０では、貯留タンク１２の満水時の水量を、４×ＶＯＬ２［Ｌ］以下とする。これにより、陽極室Ｓ１の電解水を貯留タンク１２に移送しているときに、水位センサＷ２がＯＮになったとしても、電解水の移送を、陽極室Ｓ１が空になるまで継続することができる。
【００２７】
陽極室Ｓ１の容積ＶＯＬ２に対して、塩水を有する陰極室Ｓ２の容積を小さくするとともに、陽極室Ｓ１で電解水を生成するサイクルを複数回繰り返すごとに塩水を入れ換えるようにする。塩水の入れ換え後、次に塩水の入れ換えを行うまでの繰り返しサイクルは、陽極室Ｓ１の容積、陰極室Ｓ２の容積、生成される電解水の濃度等で定まるが、１〜２０サイクル程度にすることが好ましい。
【００２８】
具体的には、陽極室Ｓ１を１Ｌ、陰極室Ｓ２を０．０２Ｌとすると、塩水の濃度が低下して特性に影響が出るまでに２０サイクル要し、塩水のｐＨが劇物範囲を超えるまでに１０サイクルを要した。電解水を生成するために、隔膜越しに損失する電解質の量は極めて少ない。このため、隔膜を介して塩水を隔離するのであれば、陰極室Ｓ２の容積は、陽極室Ｓ２の容積の１／１０〜１／１００程度に小さくすることができる。かつ、陽極室Ｓ１で電解水を複数サイクル生成した後に、塩水の交換を行うことで、塩水を効率的に消費するとともに、無駄な時間や電力を削減することができる。
【００２９】
また、陽極室Ｓ２の容積は、大き過ぎると排水によっても電解水が均一に混ざらないという問題がある。実験では陽極室Ｓ２の容積ＶＯＬ２が５Ｌ以内であれば排水による混合で、電解水の濃度が均一化され、それ以上では、排水によっても排水の初めと終わりで、電解水の濃度にかなりの差が出てしまうことを確認した。また、陽極室Ｓ２の容積ＶＯＬ２が小さすぎると、給水や排水の時間比率が増大して、生成能力が低下する。陽極室Ｓ２の容積ＶＯＬ２は、０．５〜５Ｌの範囲とすることが望ましい。
【００３０】
管路１１１は、一端が、電解槽１１の陽極室Ｓ１を構成するケーシング１１ａの底部に接続されている。そして、他端が、貯留タンク１２の上部に接続されている。陽極室Ｓ１で生成された電解水は、管路１１１を介して貯留タンク１２へ移送され貯留される。また、貯留タンク１２に貯留された電解水は、管路１１２を介して、電解水のユースポイントとなる外部装置などへ供給される。
【００３１】
管路１１１，１１２には、それぞれ電磁弁Ｖ２，Ｖ３が設けられている。電磁弁Ｖ２は、例えばノーマル閉の電磁弁である。陽極室Ｓ１で生成された電解水は、電磁弁Ｖ２がオンのときに、重力により貯留タンク１２へ移送され、電磁弁Ｖ２がオフのときには、貯留タンク１２への移送が停止する。また、電磁弁Ｖ３は、電解水製造装置１０のユーザや、外部装置によって制御される電磁弁である。貯留タンク１２の電解水は、電磁弁Ｖ３が開のときに、ユースポイントへ供給される。電磁弁Ｖ３が閉のときには、ユースポイントへの供給が停止する。
【００３２】
制御装置５０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＣＰＵの作業領域となる主記憶部、プログラムや各種パラメータを記憶する補助記憶部などを有するコンピュータである。制御装置５０は、補助記憶に記憶されたプログラムに基づいて、上述した、直流電源３１、各電磁弁Ｖ１，Ｖ２を駆動する。
【００３３】
次に、上述のように構成される電解水製造装置１０の動作について説明する。図２は、制御装置５０が実行する一連の処理を示すフローチャートである。電解水製造装置１０は、制御装置５０が、図２のフローチャートに準じた処理を行うことで動作する。以下、図２を参照して、制御装置５０が実行する処理について説明する。図２のフローチャートに示される一連の処理は、例えば、制御装置５０が、ユーザからの開始指令を受け付けることにより開始される。
【００３４】
説明の前提として、各電磁弁Ｖ１〜Ｖ３は閉（オフ）であり、直流電源３１は停止しているものとする。また、陽極室Ｓ１及び貯留タンク１２の双方は、空の状態であるものとし、陰極室Ｓ２には予め塩水が自動的に、又はユーザにより充填されているものとする。
【００３５】
まず、制御装置５０は、水位センサＷ２がオンであるか否かを判断する（ステップＳ１０１）。貯留タンク１２が満水であるときには、水位センサＷ２がオンになり、貯留タンク１２が満水でないときには、水位センサＷ２はオフになる。制御装置５０は、水位センサＷ２がオンであると判断した場合には（ステップＳ１０１：Ｙｅｓ）、貯留タンク１２の電解水がユーザや外部装置によって排水されるのを待ち受ける。
【００３６】
一方、制御装置５０は、水位センサＷ２がオフであると判断した場合には（ステップＳ１０１：Ｎｏ）、電磁弁Ｖ１をオンにする（ステップＳ１０２）。これにより、水道水が、電解槽１１の陽極室Ｓ１へ供給される。
【００３７】
次に、制御装置５０は、水位センサＷ１がオンであるか否かを判断する（ステップＳ１０３）。陽極室Ｓ１が満水であるときには、水位センサＷ１がオンになり、陽極室Ｓ１が満水でないときには、水位センサＷ１はオフになる。制御装置５０は、水位センサＷ１がオフであると判断した場合には（ステップＳ１０３：Ｎｏ）、電磁弁Ｖ１のオンを継続する。一方、制御装置５０は、水位センサＷ１がオンであると判断した場合には（ステップＳ１０３：Ｙｅｓ）、電磁弁Ｖ１をオフにする（ステップＳ１０４）。これにより、陽極室Ｓ１への水道水の供給が停止する。
【００３８】
次に、制御装置５０は、直流電源３１を運転する（ステップＳ１０５）。これにより、直流電源３１によって、電極２３，２４に電圧が印加される。電極２３，２４に電圧が印加されると、陰極室Ｓ２に貯留された塩水中の塩素イオンＣｌ−が、イオン交換膜２１を通過して、陽極室Ｓ１へ移動する。陽極室Ｓ１へ移動した、塩素イオンＣｌ−は酸化されるとともに、陽極室Ｓ１の水（Ｈ２０）と反応する。これにより、次式（１）に示されるように、陽極室Ｓ１では、次亜塩素酸と塩酸を含有し、酸性を呈する酸性水が生成される。
【００３９】
２Ｃｌ−＋Ｈ２０→ＨＣｌＯ＋ＨＣｌ＋２ｅ−  …（１）
【００４０】
また、陰極室Ｓ２では、ナトリウムイオンＮａ＋が生成される。ナトリウムイオンＮａ＋は、陰極室Ｓ２の水酸イオンＯＨ−と反応する。これにより、水酸化ナトリウムが生成される。また、陰極室Ｓ２では、水酸イオンＯＨ−の対イオンである水素イオンＨ＋が還元されて水素ガスが生成される。次式（２）に示されるように、陰極室Ｓ２では、水酸化ナトリウムを含有し、アルカリ性を呈するアルカリ性水と、水素ガスが生成される。
【００４１】
２Ｎａ＋＋２ｅ−＋２Ｈ２０→２ＮａＯＨ＋Ｈ２  …（２）
【００４２】
次に、制御装置５０は、直流電源３１の運転を開始してから、所定の時間が経過したか否かを判断する（ステップＳ１０６）。直流電源３１の１回あたりの運転時間ＤＴは、電極２３及び陽極室Ｓ１などの大きさや、陰極室Ｓ２に貯留された塩水の濃度、直流電源３１の出力電流などによって規定される。制御装置５０は、直流電源３１の運転を開始してから運転時間ＤＴが経過していないと判断した場合には（ステップＳ１０６：Ｎｏ）、直流電源３１の運転を継続する。
【００４３】
一方、制御装置５０は、直流電源３１の運転を開始してから運転時間ＤＴが経過したと判断した場合には（ステップＳ１０６：Ｙｅｓ）、直流電源３１の運転を停止する（ステップＳ１０７）。これにより、陽極室Ｓ１は、所定濃度の次亜塩素酸水が生成された状態になっている。
【００４４】
次に、制御装置５０は、電磁弁Ｖ２をオンにする（ステップＳ１０８）。これによって、陽極室Ｓ１で生成された電解水が貯留タンク１２へ移送される。
【００４５】
次に、制御装置５０は、電磁弁Ｖ２をオンにしてから、所定の時間が経過したか否かを判断する（ステップＳ１０９）。貯留タンク１２へ電解水を移送するために要する移送時間ＴＴは、陽極室Ｓ１の大きさや、管路１１１の内径や長さなどによって規定される。制御装置５０は、電解水の移送を開始してから移送時間ＴＴが経過していないと判断した場合には（ステップＳ１０９：Ｎｏ）、電磁弁Ｖ２のオンを維持して、電解水の移送を継続する。
【００４６】
一方、制御装置５０は、電解水の移送を開始してから移送時間ＴＴが経過したと判断した場合には（ステップＳ１０９：Ｙｅｓ）、電磁弁Ｖ２をオフにする。これにより、貯留タンク１２への電解水の移送が停止する。以降、制御装置５０は、ステップＳ１０１〜Ｓ１１０の処理を繰り返し実行する。
【００４７】
以上説明したように本実施形態に係る電解水製造装置１０では、電解水が生成される陽極室Ｓ１に一定量の水が供給され、陽極室Ｓ１が水の出入りのない静水状態にされたうえで、電解が行われる。そして、電解水が生成されたら一旦電解が中止され、陽極室Ｓ１の電解水が貯留タンク１２へ移送される。このように、所定量の水に対する電解と、生成された電解水の移送とが交互に繰り返されることにより、濃度が一定の電解水が貯留タンク１２に貯留する。したがって、連続的な電解水の供給と、高品質な電解水の供給の双方が可能になる。
【００４８】
例えば、陽極室Ｓ１に対して水道水などの原水の供給と排出を連続して行う通水式の電解水製造装置では、電解水が継続的に生成される。このため、電解水の連続的な供給が可能であった。しかしながら、通水式の電解水製造装置では、電解水の濃度を一定に維持するのが困難な場合がある。
【００４９】
また、陽極室Ｓ１の水を静水状態にして電解を行う貯留式の電解水製造装置では、一定量の水に対して通電を行うことで電解水が生成される。このため、濃度が一定の電解水を容易に生成することができる。しかしながら、電解水を利用するためには、陽極室での電解が完了するまで待つ必要がある。このため、陽極室に生成された電解水を使い果たした場合には、次の電解水が生成されるまで、電解水の使用を控える必要がある。また、１回の電解で得られる電解水の量は、陽極室の容量で決まる。しかし、電極室の容量を大きくすると、電解水の生成が完了するまでの時間が延びてしまうため、電極室の容量を極端に大きくすることは現実的ではない。以上のように、貯留式の電解水製造装置には、電解水を連続的に供給するための課題が存在した。
【００５０】
本実施形態に係る電解水製造装置１０では、通水式の電解水製造装置の利点である電解水の連続的な供給と、貯留式の電解水製造装置の利点である高品質な電解水の供給を両立することが可能となる。
【００５１】
また、本実施形態に係る電解水製造装置１０では、高品質な電解水の連続的な供給と、装置の簡素化を実現することができる。
【００５２】
電解水に含まれる次亜塩素酸等の濃度は、電解時の電流値、電解槽の電解効率の他、電解槽に供給される原水の通水量に依存して変化する。電解時の電流値は所定の値に制御することが容易であり、電解槽の電解効率は予め求めることが可能である。しかしながら、原水の通水量は、原水の圧力変動や、電解水の排水先の背圧変動の影響を受けて変動する。このため、例えば、通水式の電解水製造装置１０では、電解水の濃度を一定に維持するための定流量弁を配管経路に装着したり、流量計を用いて原水の供給量や電解水の排水量を監視し、原水の供給管路や電解水の排水管路に設けられた制御バルブを調整する制御が行われる。
【００５３】
しかしながら、定流量弁は一定流量に制御できる水圧範囲に制約があるほか、精度も高くない。また、流量計と制御バルブを用いることで、原水の供給量や電解水の排水量を精度よく制御することができるが、流量計や制御バルブは比較的サイズが大きく高価である。そのため、小型の電解水製造装置には適用が困難である。
【００５４】
本実施形態に係る電解水製造装置１０は、定流量弁や、流量計及び制御バルブなどを必要としない。そのため、電解水の連続的な供給を実現しつつ、装置を簡素化し小型化することが可能となる。その結果、装置の製造コストや、ランニングコストを低減することができる。
【００５５】
また、本実施形態に係る電解水製造装置１０は、電解水を貯留する貯留タンク１２を備えている。したがって、電解水製造装置１０の稼働状況にかかわらず、電解水を供給することが可能となる。
【００５６】
通水式の電解水製造装置は、需要の変動にかかわらず一定量の電解水を供給することしかできないが、電解水製造装置１０では、貯留タンク１２の容量が許す限り、電解水の供給量が変動したとしても、安定した供給が可能になる。また、貯留式の電解水製造装置のように、電解水の生成を待つことなく、安定した電解水の供給が可能になる。
【００５７】
本実施形態では、電解水製造装置自体が貯留タンク１２を備えているが、貯留タンク１２は、電解水製造装置と切り離されていてもよい。
【００５８】
また、水位センサＷ２は、管路１１１の先端に一体的に取り付けられていてもよい。たとえば、貯留タンクとして既存のタンクを用いる場合、管路１１１の先端に水位センサＷ２が設けられていれば、管路１１１を既存のタンクに適切に取り付けることで、電解水製造装置が上述した動作を行うことが可能になる。
【００５９】
既存のタンクとしてバケツのような容器を用いる場合、タンクに水位センサＷ２を取り付けるのが困難であることが考えられる。この場合は、制御フローのステップＳ１０１の処理として、電解水の量を受け付けて、受け付けた値を超えるかどうかで電解を行うか否かを判断すればよい。例えば、容量７Ｌのバケツを電解水製造装置の下に配置して、これに電解水を供給する場合、陽極室Ｓ２の容積ＶＯＬ２が１Ｌであれば、ユーザ等は、例えばこの倍数の６Ｌを電解水製造装置に入力する。電解水の供給量６Ｌを受け付けた電解水製造装置は、６回の電解水の生成及び排水を行う。これにより、バケツに６Ｌの電解水が供給される。この場合においても、電極室Ｓ１の容積ＶＯＬ２が大き過ぎると、一般的に用いられている容器に対して、１回あたりの生成量が荒すぎることになる。そのため、上述したように、電極室Ｓ１の容積ＶＯＬ２は、０．５〜５Ｌであることが望ましい。
【００６０】
本実施形態では、陰極室Ｓ２の塩水を入れ替えることなく、陽極室Ｓ１で酸性水を複数回生成する場合について説明した。これに限らず、陰極室Ｓ２の塩水の入れ替えを、適宜行うこととしてもよい。例えば、陰極室Ｓ２に対して、塩水を自動的に給排水する機構を備える装置の場合には、酸性水を生成するための電解を行うことにより陰極室Ｓ２の塩水の濃度が低下したときに、適宜塩水の交換を行うこととしてもよい。
【００６１】
具体的には、陽極室Ｓ１での電解処理と給排水が５回行われる毎に１度、陰極室Ｓ２の塩水を交換するための塩水の排水及び給水を自動的に行う。陰極室Ｓ２の塩水を自動的に交換するための機構としては、陽極室Ｓ１へ原水を供給する機構と同様に、電磁弁を備え陰極室Ｓ１へ接続される塩水の供給管路と排水管路などから構成することができる。
【００６２】
《第２の実施形態》
次に、第２の実施形態を図面に基づいて説明する。第１の実施形態と同一又は同等の構成については、同等の符号を用いるとともに、その説明を省略又は簡略する。
【００６３】
図３は、第２の実施形態に係る電解水製造装置１０Ａの概略構成を示す図である。電解水製造装置１０Ａは、塩水を電気分解することにより、酸性の次亜塩素酸を含む酸性水と、アルカリ性の水酸化ナトリウムを含むアルカリ性水と、を生成する装置である。電解水製造装置１０Ａは、電解槽１１が陽極室Ｓ１，陰極室Ｓ２，中間室Ｓ３に区画されている点で、第１の実施形態に係る電解水製造装置１０と相違している。
【００６４】
図３に示されるように、電解水製造装置１０Ａは、電解槽１１、貯留タンク１２Ａ，１２Ｂ、直流電源３１、及び制御装置５０を備えている。
【００６５】
電解槽１１は、樹脂やステンレス鋼などからなる容体である。電解槽１１の内部は、１組のイオン交換膜２１，２２によって、陽極室Ｓ１，陰極室Ｓ２，中間室Ｓ３に区分されている。イオン交換膜２１は、例えば塩素イオンＣｌ−などの陰イオンを通過させる性質を有する陰イオン交換膜である。また、イオン交換膜２２は、例えばナトリウムイオンＮａ＋などの陽イオンを通過させる性質を有する陽イオン交換膜である。
【００６６】
陰イオン交換膜としては、アストム社のネオセプタ（登録商標）、ＡＧＣエンジニアリング社のセレミオン（登録商標）などを用いることができる。陽イオン交換膜としては、例えば、イー・アイ・デュポン社のＮＡＦＩＯＮ（登録商標）１１２，１１５，１１７や、旭硝子株式会社のフレミオン（登録商標）、旭化成株式会社のＡＣＩＰＬＥＸ（登録商標）などを用いることができる。また、イオン交換膜２１，２２の双方、或いは一方に代えて、多孔質膜を用いることもできる。
【００６７】
中間室Ｓ３は、２つのイオン交換膜２１，２２によって挟まれる空間である。中間室Ｓ３は、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）を電解質とする水が充填される。
【００６８】
陽極室Ｓ１は、イオン交換膜２１を介して、中間室Ｓ３に隣接する空間である。陽極室Ｓ１には、酸性水を生成するための電極２３が配置される。また、陰極室Ｓ２は、イオン交換膜２２を介して、中間室Ｓ３に隣接する空間である。陰極室Ｓ２は、アルカリ性水を生成するための電極２４が配置される。
【００６９】
陽極室Ｓ１及び陰極室Ｓ２は、管路１１０を介して、商用の水道設備に接続されている。また、陽極室Ｓ１は、管路１１１Ａを介して、貯留タンク１２Ａに接続され、陰極室Ｓ２は、管路１１１Ｂを介して、貯留タンク１２Ｂに接続されている。
【００７０】
陽極室Ｓ１及び陰極室Ｓ２には、水道設備から水道水が供給される。水道設備から陽極室Ｓ１に供給される水道水は、電磁弁Ｖ１１によって制御され、水道設備から陰極室Ｓ２に供給される水道水は、電磁弁Ｖ１２によって制御される。電磁弁Ｖ１１，Ｖ１２は、例えばノーマル閉の電磁弁である。陽極室Ｓ１の水位は、水位センサＷ１によって検出される。また、陰極室Ｓ２の水位は、水位センサＷ３によって検出される。
【００７１】
貯留タンク１２Ａ，１２Ｂは、相互に同等の構成を有し、電解槽１１よりも低い位置に設置されている。貯留タンク１２Ａは、電解槽１１の陽極室Ｓ１と管路１１１Ａを介して接続されている。また、貯留タンク１２Ｂは、電解槽１１の陰極室Ｓ２と管路１１１Ｂを介して接続されている。貯留タンク１２Ａ，１２Ｂの水位は、例えば水位センサＷ２，Ｗ４によって検出される。また、貯留タンク１２Ａ，１２Ｂには、オーバーフロー管１２０が設けられ、貯留される電解水の水位の上限が規定されている。
【００７２】
管路１１１Ａは、一端が、陽極室Ｓ１の底部に接続され、他端が、貯留タンク１２Ａの上部に接続されている。陽極室Ｓ１で生成された電解水は、管路１１１Ａを介して貯留タンク１２Ａへ移送され貯留される。また、貯留タンク１２Ａに貯留された電解水は、管路１１２Ａを介して、電解水のユースポイントとなる外部装置などへ供給される。
【００７３】
管路１１１Ｂは、一端が、陰極室Ｓ２の底部に接続され、他端が、貯留タンク１２Ｂの上部に接続されている。陰極室Ｓ２で生成された電解水は、管路１１１Ｂを介して貯留タンク１２Ｂへ移送され貯留される。また、貯留タンク１２Ｂに貯留された電解水は、管路１１２Ｂを介して、電解水のユースポイントとなる外部装置などへ供給される。
【００７４】
管路１１１Ａ，１１２Ａには、それぞれ電磁弁Ｖ２１，Ｖ３１が設けられている。電磁弁Ｖ２１は、例えばノーマル閉の電磁弁である。陽極室Ｓ１で生成された電解水は、電磁弁Ｖ２１がオンのときに、貯留タンク１２Ａへ移送され、電磁弁Ｖ２１がオフのときには、貯留タンク１２Ａへの移送が停止する。また、電磁弁Ｖ３１は、電解水製造装置１０Ａのユーザや、外部装置によって制御される電磁弁である。貯留タンク１２Ａの電解水は、電磁弁Ｖ３１が開のときに、ユースポイントへ供給される。電磁弁Ｖ３１が閉のときには、ユースポイントへの供給が停止する。
【００７５】
同様に、管路１１１Ｂ，１１２Ｂには、それぞれ電磁弁Ｖ２２，Ｖ３２が設けられている。陰極室Ｓ２で生成された電解水は、電磁弁Ｖ２２がオンのときに、貯留タンク１２Ｂへ移送される。電磁弁Ｖ２２がオフのときには、貯留タンク１２Ｂへの移送が停止する。また、貯留タンク１２Ｂの電解水は、電磁弁Ｖ３２が開のときに、ユースポイントへ供給される。電磁弁Ｖ３２が閉のときには、ユースポイントへの供給が停止する。
【００７６】
制御装置５０は、補助記憶に記憶されたプログラムに基づいて、上述した、直流電源３１、各電磁弁Ｖ１１，Ｖ１２，Ｖ２１，Ｖ２２を駆動する。
【００７７】
次に、上述のように構成される電解水製造装置１０Ａの動作について説明する。図４は、制御装置５０が実行する一連の処理を示すフローチャートである。電解水製造装置１０Ａは、制御装置５０が、図４のフローチャートに準じた処理を行うことで動作する。以下、図４を参照して、制御装置５０が実行する処理について説明する。
【００７８】
説明の前提として、各電磁弁Ｖ１１，Ｖ１２，Ｖ２１，Ｖ２２は閉であり、直流電源３１は停止しているものとする。また、陽極室Ｓ１，陰極室Ｓ２、及び貯留タンク１２Ａ，１２Ｂは、空の状態であり、中間室Ｓ３には塩水が充填されているものとする。
【００７９】
まず、制御装置５０は、水位センサＷ２，Ｗ４の双方がオンであるか否かを判断する（ステップＳ２０１）。貯留タンク１２Ａ，１２Ｂが満水であるときには、水位センサＷ２，Ｗ４がオンになり、貯留タンク１２Ａ，１２Ｂが満水でないときには、水位センサＷ２，Ｗ４はオフになる。制御装置５０は、水位センサＷ２，Ｗ４の双方がオンであると判断した場合には（ステップＳ２０１：Ｙｅｓ）、貯留タンク１２Ａ，１２Ｂの電解水がユーザや外部装置によって排水されるのを待ち受ける。
【００８０】
一方、制御装置５０は、水位センサＷ２，Ｗ４の少なくとも一方がオフであると判断した場合には（ステップＳ２０１：Ｎｏ）、電磁弁Ｖ１１，Ｖ１２をオンにする（ステップＳ２０２）。これにより、水道水が、電解槽１１の陽極室Ｓ１及び陰極室Ｓ２へ供給される。
【００８１】
次に、制御装置５０は、水位センサＷ１がオンであるか否かを判断する（ステップＳ２０３）。陽極室Ｓ１が満水であるときには、水位センサＷ１がオンになり、陽極室Ｓ１が満水でないときには、水位センサＷ１はオフになる。制御装置５０は、水位センサＷ１がオフであると判断した場合には（ステップＳ２０３：Ｎｏ）、電磁弁Ｖ１１のオンを継続する。一方、制御装置５０は、水位センサＷ１がオンであると判断した場合には（ステップＳ２０３：Ｙｅｓ）、電磁弁Ｖ１１をオフにする（ステップＳ２０４）。これにより、陽極室Ｓ１への水道水の供給が停止する。
【００８２】
次に、制御装置５０は、水位センサＷ３がオンであるか否かを判断する（ステップＳ２０５）。陰極室Ｓ２が満水であるときには、水位センサＷ３がオンになり、陰極室Ｓ２が満水でないときには、水位センサＷ３はオフになる。制御装置５０は、水位センサＷ３がオフであると判断した場合には（ステップＳ２０５：Ｎｏ）、電磁弁Ｖ１２のオンを継続する。一方、制御装置５０は、水位センサＷ３がオンであると判断した場合には（ステップＳ２０５：Ｙｅｓ）、電磁弁Ｖ１２をオフにする（ステップＳ２０６）。これにより、陰極室Ｓ２への水道水の供給が停止する。
【００８３】
次に、制御装置５０は、水位センサＷ１，Ｗ３の双方がオンであるか否かを判断する（ステップＳ２０７）。制御装置５０は、水位センサＷ１，Ｗ３の少なくとも一方がオフであると判断した場合には（ステップＳ２０７：Ｎｏ）、ステップＳ２０３〜Ｓ２０６の処理を繰り返し実行する。
【００８４】
一方、制御装置５０は、水位センサＷ１，Ｗ３の双方がオンであると判断した場合には（ステップＳ２０７：Ｙｅｓ）、直流電源３１を運転する（ステップＳ２０８）。これにより、電極２３と電極２４の間にある中間室Ｓ３から、塩水中の塩素イオンＣｌ−が、イオン交換膜２１を通過して、陽極室Ｓ１へ移動する。陽極室Ｓ１へ移動した、塩素イオンＣｌ−は酸化されるとともに、陽極室Ｓ１の水（Ｈ２０）と反応する。これにより、次式（３）に示されるように、陽極室Ｓ１では、次亜塩素酸と塩酸を含有し、酸性を呈する酸性水が生成される。
【００８５】
２Ｃｌ−＋Ｈ２０→ＨＣｌＯ＋ＨＣｌ＋２ｅ−  …（３）
【００８６】
また、中間室Ｓ３から、ナトリウムイオンＮａ＋が、イオン交換膜２２を通過して、陰極室Ｓ２へ移動する。陰極室Ｓ２へ移動したナトリウムイオンＮａ＋は、陰極室Ｓ２の水酸イオンＯＨ−と反応する。これにより、水酸化ナトリウムが生成される。また、陰極室Ｓ２では、水酸イオンＯＨ−の対イオンである水素イオンＨ＋が還元されて水素ガスが生成される。次式（４）に示されるように、陰極室Ｓ２では、水酸化ナトリウムを含有し、アルカリ性を呈するアルカリ性水と、水素ガスが生成される。
【００８７】
２Ｎａ＋＋２ｅ−＋２Ｈ２０→２ＮａＯＨ＋Ｈ２  …（４）
【００８８】
次に、制御装置５０は、直流電源３１の運転を開始してから、所定の時間が経過したか否かを判断する（ステップＳ２０９）。制御装置５０は、直流電源３１の運転を開始してから所定の時間が経過していないと判断した場合には（ステップＳ２０９：Ｎｏ）、直流電源３１の運転を継続する。
【００８９】
一方、制御装置５０は、直流電源３１の運転を開始してから所定の時間が経過したと判断した場合には（ステップＳ２０９：Ｙｅｓ）、直流電源３１の運転を停止する（ステップＳ２１０）。これにより、陽極室Ｓ１では、次亜塩素酸水を主成分とする酸性水が生成され、陰極室Ｓ２では水酸化ナトリウムを主成分とするアルカリ性水が生成された状態になっている。
【００９０】
次に、制御装置５０は、電磁弁Ｖ２１，Ｖ２２をオンにする（ステップＳ２１１）。これによって、陽極室Ｓ１で生成された電解水が貯留タンク１２Ａへ移送され、陰極室Ｓ２で生成された電解水が貯留タンク１２Ｂへ移送される。
【００９１】
次に、制御装置５０は、電磁弁Ｖ２１，Ｖ２２をオンにしてから、所定の時間が経過したか否かを判断する（ステップＳ２１２）。制御装置５０は、所定の時間が経過していないと判断した場合には（ステップＳ２１２：Ｎｏ）、電磁弁Ｖ２１，Ｖ２２のオンを継続する。
【００９２】
一方、制御装置５０は、電解水の移送を開始してから所定の時間が経過したと判断した場合には（ステップＳ２１２：Ｙｅｓ）、電磁弁Ｖ２１，Ｖ２２をオフにする。これにより、貯留タンク１２Ａ，１２Ｂへの電解水の移送が停止する。以降、制御装置５０は、ステップＳ２０１〜Ｓ２１３の処理を繰り返し実行する。
【００９３】
以上説明したように本実施形態に係る電解水製造装置１０Ａでは、電解水が生成される陽極室Ｓ１及び陰極室Ｓ２に一定量の水が供給され、陽極室Ｓ１及び陰極室Ｓ２が水の出入りのない静水状態とされたうえで、電解が行われる。そして、電解水が生成されたら一旦電解が中止され、陽極室Ｓ１及び陰極室Ｓ２の電解水が、それぞれ貯留タンク１２Ａ，１２Ｂへ移送される。このように、所定量の水に対する電解と、生成された電解水の移送が交互に繰り返されることにより、濃度が一定の電解水が貯留タンク１２Ａ，１２Ｂに貯留する。したがって、連続的な電解水の供給と、高品質な電解水の供給の双方が可能になる。また、本実施形態に係る電解水製造装置１０Ａでは、高品質な電解水の連続的な供給と、装置の簡素化を実現することができる。
【００９４】
また、本実施形態に係る電解水製造装置１０Ａは、次亜塩素酸を主成分とする陽極水と、水酸化ナトリウムを主成分とする陰極水をそれぞれ貯留する貯留タンク１２Ａ，１２Ｂを備えている。したがって、陽極水と陰極水をそれぞれ独立して使用することが可能となる。
【００９５】
例えば、従来の通水式電解水製造装置では、同量の陽極水と陰極水を使用しない場合には、余剰な一方の電解水を廃棄せざるを得なかった。しかしながら、本実施形態に係る電解水製造装置１０Ａでは、陽極水と陰極水を別々に貯留することで、それぞれ独立して使用することが可能となる。
【００９６】
また、電解水製造装置１０Ａに、貯留タンク１２Ａの電解水と、貯留タンク１２Ｂの電解水を混合するための混合機構を設けることもできる。これにより、所望のｐＨ値の電解水を得ることができ、電解水製造装置の利用拡大を図ることができる。
【００９７】
《第３の実施形態》
次に、第３の実施形態を図面に基づいて説明する。上記実施形態と同一又は同等の構成については、同等の符号を用いるとともに、その説明を省略又は簡略する。
【００９８】
図５は、第３の実施形態に係る電解水製造装置１０Ｂの概略構成を示す図である。電解水製造装置１０Ｂは、塩水タンク１３を備えている点と、貯留タンク１２が、電解槽１１と同じ高さないしは上方になるように配置されている点で、第１の実施形態に係る電解水製造装置１０と相違している。
【００９９】
塩水タンク１３は、塩水を貯留するタンクである。塩水タンク１３は、管路１１３，１１４を介して、電解槽１１に接続される。管路１１４には、循環ポンプ５１が設けられている。循環ポンプ５１は、制御装置５０の指示に基づいて、塩水タンク１３の塩水を、電解槽１１の陰極室Ｓ２に供給する。これにより、塩水が、電解槽１１の陰極室Ｓ２と塩水タンク１３の間を循環する。陰極室Ｓ２から塩水タンク１３に戻る塩水の量は、例えば、不図示の圧力調整バルブによって調整される。
【０１００】
貯留タンク１２は、電解槽１１の下方ではなく、電解槽１１が設置されるフロアと同等ないしは上方のレベルのフロアに設置されている。貯留タンク１２と電解槽１１とを接続する管路１１１には、電磁弁の代わりに移送ポンプ５２が設けられている。移送ポンプ５２は、制御装置５０の指示に基づいて、陽極室Ｓ１で生成された電解水を、貯留タンク１２へ移送する。
【０１０１】
本実施形態に係る電解水製造装置１０Ｂでは、塩水タンク１３と陰極室Ｓ２との間で塩水が循環する。このため、陰極室Ｓ２での塩水の濃度変化が抑制され、結果的に安定して電解水を生成することが可能となる。
【０１０２】
また、本実施形態に係る電解水製造装置１０Ｂは、移送ポンプ５２を備えている。そのため、貯留タンク１２を、電解槽１１の下方に配置する必要がなく、例えば電解槽１１の横や、電解槽１１から離れたところに設置することができる。したがって、電解水製造装置を設置する際の自由度が向上する。例えば、電解水製造装置を設置するところの天井が低い場合や、貯留タンクを、電解槽より高いところに配置する必要がある場合にも、電解水製造装置を設置することが可能になる。
【０１０３】
《第４の実施形態》
次に、第４の実施形態を図面に基づいて説明する。上記実施形態と同一又は同等の構成については、同等の符号を用いるとともに、その説明を省略又は簡略する。
【０１０４】
図６は、第４の実施形態に係る電解水製造装置１０Ｃの概略構成を示す図である。電解水製造装置１０Ｃは、複数の電解槽１１を備えている点で、第１の実施形態に係る電解水製造装置１０と相違している。
【０１０５】
図６に示されるように、電解水製造装置１０Ｃは、電解槽１１、電極２３，２４、イオン交換膜２１からなるユニットＵ１，Ｕ２を備えている。各ユニットＵ１，Ｕ２の陽極室Ｓ１は、ユニットＵ１，Ｕ２に共通の貯留タンク１２に接続されている。そして、各ユニットＵ１，Ｕ２は、制御装置５０によって、図２示されるフローチャートに従って制御される。
【０１０６】
本実施形態に係る電解水製造装置１０Ｃは、電解槽１１を備える複数のユニットＵ１，Ｕ２を備えている。したがって、電解水の生成量を増加させるとともに、故障に対する信頼性を向上することができる。
【０１０７】
例えば、通水式の電解水製造装置において、電解水の生成量を増加させるためには、電極の面積を大きくすることによって電解時の電流を大きくし、単位時間当たりに生成される電解水の量を増加させることが一般的には行われる。しかし、電解時の電流を大きくすると、電解槽内の電流分布が不均一になりやすく、生成される電解水が所望の性状とならない場合や、電解槽の発熱を招くことがある。また、電解水製造装置も大型化する。
【０１０８】
貯留式の電解水製造装置の電解槽や補機類の構造は、一般的な通水式の電解水製造装置の電解槽や補機類の構造に比較してシンプルである。そこで、電解水製造装置１０Ｃでは、電解槽を含むユニットを複数搭載し、それぞれのユニットで生成された電解水を共通の貯留タンクに貯留する構造とした。これにより、見かけ上の電解水の生成量を増加させることができる。
【０１０９】
このような構成とすることで、各ユニットを構成する電解槽として、標準的な仕様の電解槽を設定しておき、電解水製造装置の仕様に応じて、各ユニットの数を２つ以上に増加させることで、所望の仕様の電解水製造装置を実現することができる。電解槽の仕様を標準化することで、電解水製造装置の工程管理、品質管理を簡素化することができ、ひいては製品の製造コストやランニングコストを削減することができる。
【０１１０】
また、本実施形態に係る電解水製造装置１０Ｃのように、複数のユニットを備えていると、万が一いずれかのユニットの電解槽に不具合が発生したとしても、残りのユニットを使用して、電解水生成能力は低下するものの、電解水の生成を継続することがでる。したがって、電解水製造装置の信頼性を大幅に向上することが可能となり、電解水の供給が工場全体の操業を左右するような場合に適した装置となる。
【０１１１】
《第５の実施形態》
次に、第５の実施形態を図面に基づいて説明する。上記実施形態と同一又は同等の構成については、同等の符号を用いるとともに、その説明を省略又は簡略する。
【０１１２】
図７は、第５の実施形態に係る電解水製造装置１０Ｄの概略構成を示す図である。電解水製造装置１０Ｄは、陽極室Ｓ１に供給する水を貯留する貯留タンク１４を有している点で、第１の実施形態に係る電解水製造装置１０と相違している。
【０１１３】
図７に示されるように、貯留タンク１４は、電解槽１１の上方に配置されている。貯留タンク１４には、電解を行う前に、水道水や井戸水などの原水が予め充填される。貯留タンク１４と陽極室Ｓ１は、管路１１０によって接続されている。管路１１０に設けられた電磁弁Ｖ１がオンになると、貯留タンク１４に貯留された原水が重力によって陽極室Ｓ１に供給される。電解水製造装置１０Ｄにおいても、制御装置５０によって、図２示されるフローチャートに従った制御が実行される。
【０１１４】
本実施形態に係る電解水製造装置１０Ｄは、水道水や井戸水などの原水を予め充填することが可能な貯留タンク１４を有している。したがって、電解水製造装置の可搬性を向上したり、設置場所の自由度を向上することが可能となる。
【０１１５】
例えば、上記実施形態に係る電解水製造装置１０，１０Ａ〜１０Ｃでは、陽極室Ｓ１に供給される水が水道水やポンプで送水される井戸水等の加圧された水を前提としている。そのため、電磁弁Ｖ１，Ｖ１１，Ｖ１２を開にするだけで、陽極室Ｓ１へ原水を供給することが可能となっていた。しかしながら、この種の電解水製造装置では、水道設備等への配管による接続が必須である。そのため、電解水製造装置の可搬性や、設置場所の自由度が劣っている。
【０１１６】
可搬性に優れる電解水製造装置としては、ポット形状の電解槽を有する小型の貯留式電解水製造装置が市販されている。しかしながら、このような電解水製造装置は、小型で１回あたりの電解水の生成量も小さい。また、連続的に電解水を供給することが困難であり、生成された電解水を消費すると、再度電解水を生成するための時間が必要となる。
【０１１７】
本実施形態に係る電解水製造装置１０Ｄは、電解水を貯留するための貯留タンク１２と、原水を貯留するための貯留タンク１４の双方を備えている。そのため、通水式の電解水製造装置の利点である電解水の連続的な供給と、貯留式の電解水製造装置の利点である高品質な電解水の供給を両立するとともに、可搬性や設置場所の自由度を向上させることが可能となる。
【０１１８】
以上詳述した通り、本発明の電解水製造装置によれば、従来の通水式電解水製造装置や貯留式電解水製造装置がそれぞれ有していた各種課題を解決し、拡張性に優れた電解水製造装置を提供することが可能となる。
【０１１９】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態によって限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、図３に示されるように、電解槽１１の陽極室Ｓ１や陰極室Ｓ２の上部に引き込まれた管路１１０を介して、電解槽１１に原水を供給する場合について説明した。これに限らず、一例として図８に示されるように、電解槽１１の下部まで引き込まれた管路１１０Ａ，１１０Ｂを介して、電解槽１１に原水を供給することとしてもよい。
【０１２０】
電解槽１１の下部まで延設された管路１１０Ａ，１１０Ｂに、正転及び逆転が可能な移送ポンプ５３，５４を設けたり、供給用と排水用のポンプを設けたりすることで、管路１１０Ａ，１１０Ｂを用いて、原水の供給のみならず、原水の排水が可能となる。これにより装置の簡素化及び小型化を実現することができる。
【０１２１】
なお、図８に示される例では、管路１１０Ａ，１１０Ｂが、電解槽１１の上部から下部へ引き込まれている。これに限らず、管路１１０Ａ，１１０Ｂを、電解槽１１の底部に接続することとしてもよい。
【０１２２】
以上、本発明の実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施しうるものであり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１２３】
１０，１０Ａ〜１０Ｄ  電解水製造装置
１１  電解槽
１１ａ，１１ｂ  ケーシング
１２，１２Ａ，１２Ｂ，１４  貯留タンク
１３  塩水タンク
２１，２２  イオン交換膜
２３，２４  電極
３１  直流電源
５０  制御装置
５１  循環ポンプ
５２〜５４  移送ポンプ
１１０，１１０Ａ，１１０Ｂ  管路
１１１，１１１Ａ，１１１Ｂ  管路
１２０  オーバーフロー管
１１２，１１２Ａ，１１２Ｂ  管路
１１３，１１４  管路
Ｓ１  陽極室
Ｓ２  陰極室
Ｓ３  中間室
Ｕ１，Ｕ２  ユニット
Ｖ１〜Ｖ３，Ｖ１１，Ｖ１２，Ｖ２１，Ｖ２２，Ｖ３１，Ｖ３２  電磁弁
Ｗ１〜Ｗ４  水位センサ
【図１】
2018051428.tif 000003
【図２】
2018051428.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2018051428.tif 000007
【図６】
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【図７】
2018051428.tif 000009
【図８】
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