(57)【要約】【課題】塩素ガスを含む空気の排出を防止し、信頼性の向上した電解水生成装置を提供する。【解決手段】実施形態によれば、電解水生成装置は、水を貯溜する貯水容器２４と、貯水容器内に設けられた一対の電極４０ａ、４０ｂと、貯水容器に給水および貯水容器から排水する給排水機構１００と、を備えている。貯水容器２４は、所定量の水を貯溜した状態において、貯水容器内に残る空間の体積が貯水容器内に給水された水量の１／１０以下となるように形成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水を貯溜する貯水容器と、
前記貯水容器内に設けられた一対の電極と、
前記貯水容器に給水および前記貯水容器から排水する給排水機構と、
を備え、
前記貯水容器は、所定量の水を貯溜した状態において、前記貯水容器内に残る空間の体積が前記貯水容器内に給水された水量の１／１０以下となるように形成されている電解水生成装置。
【請求項２】
前記貯水容器は、底面と、前記底面と間隔を置いて対向配置された天井壁と、を有し、前記天井壁は、給水された水の水面に対向する対向面を有し、
前記給排水機構は、前記底面から前記天井壁の対向面の近傍まで延びる給水管と、前記底面から前記天井壁の対向面の近傍まで延びる排出管と、を含み、
前記排出管の延出端と前記天井壁の対向面との間隔が、前記排出管の管径以下である請求項１に記載の電解水生成装置。
【請求項３】
前記天井壁は、前記対向面に形成された凹所を有し、前記排出管の延出端部は、前記凹所内に延出している請求項２に記載の電解水生成装置。
【請求項４】
前記排出管の延出端と前記凹所の底面との間隔は、前記排出管の管径以下である請求項３に記載の電解水生成装置。
【請求項５】
前記天井壁の対向面は、前記給水された水の水面に接触可能な位置に設けられ、  
前記天井壁は、前記対向面に突設され前記電極から発生する気泡を捕獲する複数の突起を有している請求項２から４のいずれか１項に記載の電解水生成装置。
【請求項６】
前記複数の突起は、前記電極の周囲を囲むように互いに隙間を置いて並んで配置されている請求項５に記載の電解水生成装置。
【請求項７】
前記貯水容器は、底面と、前記底面に間隔を置いて対向する天井壁と、を有し、
前記天井壁は、前記給水された水の水面に接触可能な対向面と、前記対向面に突設され前記電極から発生する気泡を捕獲する複数の突起と、を有している請求項１に記載の電解水生成装置。
【請求項８】
前記複数の突起は、前記電極の周囲を囲むように互いに隙間を置いて並んで配置されている請求項７に記載の電解水生成装置。
【請求項９】
前記貯水容器は、給水時に、主たる面積が水に水没する天井面を有している請求項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】
本発明の実施形態は、電解水生成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、水を電解して様々な機能を付与した電解水が知られている。例えば、殺菌除臭の機能を有する電解水として次亜塩素酸水を生成し、あるいは、飲料や洗浄防錆の機能を有する電解水としてアルカリイオン水を生成する電解水生成装置が提案されている。このような電解水生成装置は、１対の電極を１つの部屋に備えた１室型電解セル、１対の電極の間に１つの隔膜を設けて陽極室と陰極室に区切られた２室型電解セル、あるいは、１対の電極の間に２つの隔膜を設け、陽極室と陰極室の間に２つの隔膜で区切られた電解液室を備えた３室型電解セルなどを用いている。電解水生成装置は、電解液中あるいは水中の電解質を電解して得た電解生成物により、様々な機能を付与した電解水を生成している。
【０００３】
電解質としては、水に含まれるイオン成分以外にも故意に添加した塩化物、酸化物、アルカリ塩、炭酸塩、有機酸などがある。例えば、３室型電解セルでは、電解液を中央の電解液室だけに供給し、陽極生成物および陰極生成物を電解質から分離した形態で、陽極室および陰極室から排出する。
【０００４】
これらの電解水生成装置では、電解セルに水や電解液を流水しながら電解する流水式が一般的である。しかしながら、流水式では、給水設備の水圧変動や経時的な配管コンダクタンス変動など様々な要因で流量など電解に係る条件が変動しやすい。このため、流量計や水圧流量の調整機構が必要となり、複雑で高価な配管系となる問題や、環境変動、経時変動による装置の頻繁な異常停止や、水質が変動するが問題ある。
【０００５】
これを解決する手段として、所定容量の電解セルに水や電解液を１回ごとに給水して電解するバッチ式（静水式）の電解水生成装置が提案されている。バッチ式では、水圧などが変動しても給排水に係る時間が多少変動するだけで水量が安定する。また、流量を管理する配管系も不要である。電解量も電極に通電する時間を調整すればよいため、電源も簡易的なものを使うことができる。このように、バッチ式では量産コストを低減し、かつ水質の安定した停止しにくい装置を実現することができる。  
しかしながら、バッチ式の電解水生成装置では、電解セルに水や電解液を給水あるいは排水するための時間、すなわち、電解以外の時間が必要となり、流水式に比べて生成量が小さくなり、電解水を大量に消費する用途には不向きとなる。そのため、バッチ式の電解水生成装置は、少量用途、あるいはタンクに長時間かけて貯水するような用途で使われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３２９２９３０号公報
【特許文献２】特許第３５００１７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したバッチ式の電解水生成装置において、生成量を増加するためには、迅速に電解セルに水を供給し、生成した電解水を移送する必要がある。しかしながら、静水した状態で電解した場合、電解セル内に生じた塩素ガスが溶解しきらずに電解セル空間に滞留する。そのため、電解セルへの給水や電解水の出し入れにより電解セル内の空間体積が変化すると、塩素ガスを含んだ空気が排出配管から外部に排出される可能性がある。  
本発明の実施形態の解題は、塩素ガスを含んだ空気の排出を防止し、信頼性の向上した電解水生成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態によれば、電解水生成装置は、水を貯溜する貯水容器と、前記貯水容器内に設けられた一対の電極と、前記貯水容器に給水および前記貯水容器から排水する給排水機構と、を備えている。前記貯水容器は、所定量の水を貯溜した状態において、前記貯水容器内に残る空間の体積が前記貯水容器内に給水された水量の１／１０以下となるように形成されている。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、第１の実施形態に係る電解水生成装置の外観を示す斜視図。
【図２】図２は、前記電解水生成装置の断面図。
【図３】図３は、前記電解水生成装置の貯水容器の天井壁を模式的に示す平面図。
【図４】図４は、電解開始時に、電極ユニットに電解液を供給する状態を示す前記電解水生成装置の断面図。
【図５】図５は、電解開始時に、貯水容器に給水する状態を示す前記電解水生成装置の断面図。
【図６】図６は、電解中における前記電解水生成装置の断面図。
【図７】図７は、電解後、電解水を排水する状態を示す前記電解水生成装置の断面図。
【図８】図８は、電解後、電解液を排水する状態を示す前記電解水生成装置の断面図。
【図９】図９は、第２の実施形態に係る電解水生成装置の断面図。
【図１０】図１０は、第２の実施形態に係る電解水生成装置の給水時の状態を示す電解水生成装置の断面図。
【図１１】図１１は、電解水を排水する状態における、第２の実施形態に係る電解水生成装置の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、図面を参照しながら、種々の実施形態について説明する。なお、実施形態を通して共通の構成には同一の符号を付すものとし、重複する説明は省略する。また、各図は実施形態とその理解を促すための模式図であり、その形状や寸法、比などは実際の装置と異なる個所があるが、これらは以下の説明と公知の技術を参酌して適宜、設計変更することができる。
【００１１】
（第１の実施形態）  
図１は、第１の実施形態に係る電解水生成装置の外観を示す斜視図、図２は、電解水生成装置の断面図である。図１に示すように、本実施形態において、電解水生成装置１０は、例えば、１Ｌの水を給水する毎に電解水（次亜塩素酸水）を生成して排水する所謂、バッチ式の電解水生成装置として構成されている。電解水生成装置１０は、ほぼ矩形箱状の装置本体１２を備えている。装置本体１２の近傍に、電解液、例えば、塩水を収容した塩水タンク１６を設置してもよい。装置本体１２の側壁に、コントローラに接続された操作パネル１８が設けられている。装置本体１２には、後述する電極ユニット２０が脱着自在に装着されている。
【００１２】
図２に示すように、装置本体１２は、例えば、矩形ブロック形状の基台２２と、基台２２上に配置あるいは固定された矩形箱状の貯水容器２４と、これら基台２２および貯水容器２４を覆う外カバー（筐体）２７と、を備えている。基台２２は、内部に複数の配管が形成されたマニホールドブロック２６により構成されている。マニホールドブロック２６および貯水容器２４は、次亜塩素酸水に触れても大丈夫なように、例えば、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）などの耐蝕性に優れた材料で形成されている。また、外カバー２７は、金属あるいは合成樹脂で形成されている。
【００１３】
マニホールドブロック２６は、平坦な上面（設置面）２６ａを有している。貯水容器２４は、マニホールドブロック２６の上面２６ａに固定されている。これにより、上面２６ａの一部は、貯水容器２４の底面を構成している。貯水容器２４は、角筒形状の側壁２２ａと、側壁２２ａの上端を閉塞しマニホールドブロック２６の上面２６ａと平行に対向する天井壁２２ｂと、を有している。側壁２２ａの下端縁が上面２６ａに固定されている。貯水容器２４の側壁２２ａ、天井壁２２ｂ、およびマニホールドブロック２６の上面２６ａにより、所定量の水（例えば、１Ｌ）を貯溜する貯水空間を構成している。この貯水空間は、後述するように、陽極室としても機能する。
【００１４】
貯水容器２４内に電極ユニット（電解セル）２０が配置されている。本実施形態では、電極ユニット２０として、３室型の電解セルを用いている。図に示すように、電極ユニット（電解セル）２０は、円筒状あるいは角筒状の筐体３６を有している。筐体３６は、例えば、ポリ塩化ビニルやポリプロピレンやポリエチレンなどの耐酸性、耐アルカリ性に優れた合成樹脂により形成されている。筐体３６内に一対の隔膜３７ａ、３７ｂが設けられている。隔膜３７ａ、３７ｂは、互いに間隔を置いてほぼ平行に対向している。筐体３６内は、一対の隔膜３７ａ、３７ｂにより、これら隔膜３７ａ、３７ｂの間に規定された中間室３８ｃと、この中間室３８ｃの両側に位置する陽極室（撹拌室）３８ａおよび陰極室３８ｂと、の３室に仕切られている。隔膜３７ａ、３７ｂとしては、イオンを透過可能な隔膜、例えば、イオン交換膜や多孔質隔膜を用いることができる。
【００１５】
撹拌室３８ａ内に板状の陽極４０ａが配置され、隔膜３７ａに対向している。陰極室３８ｂ内に板状の陰極４０ｂが配置され、隔膜３７ｂに対向している。陽極４０ａおよび陰極４０ｂには、イオンおよび水を透過可能とするため、多数の透孔が形成されている。筐体３６において、撹拌室３８ａを規定する側壁には多数の透孔が形成されている。これにより、撹拌室３８ａは、多数の透孔を介して、貯水容器２４内に連通している。貯水容器２４内の空間および撹拌室３８ａは、陽極室として機能することができる。また、筐体３６の上部にベント孔４４ａ、４４ｂが設けられている。陰極室３８ｂは、ベント孔４４ａを介して、貯水容器２４内に連通している。陰極４０ｂにより生じた水素ガスを、ベント孔４４ａを通して陽極室に逃がす構成としている。中間室３８ｃの上部は、ベント孔４４ｂ、４４ａを介して、貯水容器２４内に連通している。中間室３８ｃに電解液、例えば、塩水を給水する際、中間室３８ｃ内の空気の一部をベント孔４４ｂ、４４ａを通して貯水容器２４内に逃がす構成としている。
【００１６】
筐体３６の底部に、給排水口４６および給排水口４７が設けられている。給排水口４６は、中間室３８ｃに連通している。また、給排水口４７は、陰極室３８ｂに連通している。このように構成された電極ユニット２０は、例えば、貯水容器２４の天井壁２２ｂに形成された開口４８を通して貯水容器２４内に配置される。電極ユニット２０の給排水口４６は、マニホールドブロック２６の上面２６ａに設けられた給水口５０に係合する。電極ユニット２０の給排水口４７は、マニホールドブロック２６の上面２６ａに設けられた給排水口５１に係合する。また、電極ユニット２０の上端部は、天井壁２２ｂの開口４８に係合し、電極ユニット２０の上端面は天井壁２２ｂの上面とほぼ面一に並んでいる。  
電極ユニット２０は、開口４８を通して、貯水容器２４から引き抜くことが可能である。なお、電極ユニット２０は、脱着式に限定されるものではなく、装置本体１２内に固定的に配置されてもよい。
【００１７】
図３は、貯水容器２４の天井壁２２ｂの内面（対向面）側を示す平面図である。図２および図３に示すように、天井壁２２ｂは、側壁２２ａに比較して、厚く形成されている。天井壁２２ｂは、マニホールドブロック２６の上面２６ａと隙間を置いてほぼ平行に対向する対向面（天井面）２３ａを有している。この対向面２３ａは、給水された水の水面と対向する。天井壁２２ｂのほぼ中央部に、吸気孔３０が貫通形成され、天井壁２２ｂの外面および対向面２３ａに開口している。吸気孔３０の中途部に吸気弁３２が設けられている。吸気弁３２は、例えば、１方向弁であり、貯水容器２４内に外気を吸気する際のみ開いて吸気孔３０を開放し、逆方向、すなわち、貯水容器２４内から装置外に排気する方向の通気を規制する。
【００１８】
貯水容器２４は、所定量、例えば、１Ｌ、の水を貯溜した状態において、貯水容器２４内に残る空間（空気）の体積が、貯水容器２４内に給水された水量の１／１０以下となるように形成されている。本実施形態では、天井壁２２ｂの壁厚、対向面２３ａの形状等を調整することにより、残留空気量を上記水量の１／１０以下、例えば、２０ｍＬ、としている。より詳細には、後述するオーバーフロー管（排出管）５４の上端（延出端）と対向面２３ａとの間の間隔を、オーバーフロー管５４の管径１０ｍｍ以下、例えば、５ｍｍ程度に形成し、貯水容器２４に給水された状態でほとんど空間が残らないようにしている。
【００１９】
本実施形態では、天井壁２２ｂは、対向面２３ａの大部分が、給水された水の水面に接触（水没）するような高さあるいは壁厚に形成されている。対向面２３ａには、第１凹所２３ｃおよび第２凹所２３ｂが形成されている。第１凹所２３ｃには、後述する給水管５２の延出端が配置され、第２凹所２３ｂには、オーバーフロー管５４の延出端が配置される。第２凹所２３ｂの深さは、オーバーフロー管５４の上端（延出端）と第２凹所２３ｂの底面との間の間隔が、オーバーフロー管５４の管径１０ｍｍ以下、例えば、５ｍｍ程度となるように形成している。
【００２０】
天井壁２２ｂの対向面２３ａに、気泡を捕獲（トラップ）あるいは留めるための複数の突起３４が設けられている。各突起３４は、例えば、円柱形状に形成され、径３ｍｍ、高さ１０ｍｍ程度に形成されている。図３に示すように、複数の突起３４は、電極ユニット２０の陽極４０ａおよび撹拌室３８ａの出口側を囲むように、円弧状に並んで配置されている。また、複数の突起３４は、互いに隙間を置いて並んで設けられている。この隙間は、２ｍｍ程度に設定しており、給水時には突起３４内部の空気が隙間を通して逃げるとともに、水没時には陽極室３８ａから放出される塩素ガスを含んだ気泡を表面張力で逃さず突起３４の囲んだ領域に留める働きをしている。
【００２１】
突起３４の形状、寸法は、上記実施形態に限らず、種々変更可能である。例えば、突起３４は、複数の細長いリブ形状としてもよい。但し、突起３４は、突起３４の少なく一部が、貯水容器２４に給水された水に浸漬するような高さに形成されていることが好ましい。複数の突起３４は、天井壁２２ｂと一体に成形することが可能である。
【００２２】
図２に示すように、電解水生成装置１０は、貯水容器２４内に給水および貯水容器２４から排水する給排水機構１００を備えている。この給排水機構１００は、電極ユニット２０の電解室（ここでは、中間室３８ｃ）に電解液、例えば、塩水を給水し、および電解室から塩水を排水する電解液給排水機構を含んでいる。更に、給排水機構１００は、電極ユニット２０の陰極室３８ｂに水を給水し、および陰極室３８ｂから陰極水を排水する給排水機構を含んでいる。給排水機構１００は、以下のように構成されている。
【００２３】
貯水容器２４内に給水管５２およびオーバーフロー管（排出管）５４が設けられている。給水管５２は、マニホールドブロック２６の上面２６ａに形成された給水口に接続され、マニホールドブロック２６から天井壁２２ｂの近傍まで、ほぼ垂直に延出している。給水管５２の上端（延出端）は、天井壁２２ｂの第１凹所２３ｂ内に位置し、給水口を構成している。なお、第１凹所２３ｂは、給水管５２の管径よりも大径に形成されている。そのため、給水管５２の上端部は、隙間を持って、第１凹所２３ｂ内に配置されている。  
オーバーフロー管５４は、マニホールドブロック２６の上面２６ａに形成された排水口に接続され、マニホールドブロック２６から天井壁２２ｂの近傍まで、ほぼ垂直に延出している。オーバーフロー管５４の上端（延出端）は、天井壁２２ｂの第２凹所２３ｃ内に位置し、かつ、給水管５２の上端よりも僅かに低く、対向面２３ａより僅かに高い位置に位置している。第２凹所２３ｃは、オーバーフロー管５４の管径よりも大径に形成されている。そのため、オーバーフロー管５４の上端部は、隙間を持って、第２凹所２３ｃ内に配置されている。また、前述したように、オーバーフロー管５４の上端と第２凹所２３ｃの底面との間隔は、オーバーフロー管５４の管径以下に設定されている。オーバーフロー管５４は、給水管５２への逆流を防ぐとともに、対向面２３ａが水没するように貯水容器（陽極室）２４内の水面上限を規定している。貯水容器２４内に所定量を越える水が給水された場合、越えた分の水は、オーバーフロー管５４から排水される。
【００２４】
マニホールドブロック２６の上面２６ａに、生成された電解水を排水するための排水孔５６が設けられている。マニホールドブロック２６内には、給水配管６０、排出配管６２、移送配管６４、電解液配管６６が形成され、更に、複数の弁が設けられている。貯水容器２４の外側で、マニホールドブロック２６の上面２６ａに、弁を駆動する図示しないソレノイドや送液ポンプＰ、並びに弁およびポンプを制御するコントローラ６８が設けられている（図では簡略化のためマニホールドブロック２６内の領域にこれらを図示している）。
【００２５】
給水配管６０の一端は給水管５２に接続され、他端（外側端）は、配管を介して給水設備に接続されている。給水配管６０には、給水、停止を切換えるための給水弁７０ａが設けられている。排出配管６２の一端はオーバーフロー管５４に接続され、他端（外側端）は、排水チューブ６３を介して、図示しない排水設備に接続されている。排水チューブ６３には、安全弁７０ｂあるいはＵ字管が設けられている。安全弁７０ｂあるいはＵ字管は、排水設備から逆流するにおいや虫の防壁の役割もあるが、後述するように、貯水容器２４内の空気あるいはガスがオーバーフロー管５４を介して排水設備に流入することを規制する規制機構として機能する。
【００２６】
移送配管６４の一端は排水孔５６に接続され、他端（外側端）は、配管を介して適当な容器、例えば、生成水タンクに接続されている。移送配管６４には、電解水の移送を調整する移送弁７０ｃが設けられている。電解液配管６６の一端は、マニホールドブロック２６の上面２６ａに設けられた給水口５０に連通し、他端（外側端）は、配管を介して電解液タンク、ここでは、塩水タンク１６に接続されている。電解液配管６６は、途中で上述した塩水タンク１６に向かう配管とは分岐して排出配管６２へ接続された配管を含み、それぞれに配管の開閉を制御する給水弁７０ｄと排水弁７０ｅが設けられている。分岐部と給水口５０との中間には、送水方向を変えられる送液ポンプＰ１が接続されている。
【００２７】
給水弁７０ａ、移送弁７０ｃ、給水弁７０ｄ、排水弁７０ｅは、それぞれ、例えば、電磁弁で構成され、コントローラ６８により、開閉が制御される。送液ポンプＰは、送液方向を切換え可能であり、コントローラ６８は、送液ポンプＰの運転、停止、送液方向切換えを制御する。コントローラ６８は、電極ユニット２０の陽極４０ａおよび陰極４０ｂに所定の電解電圧を印加する電源６９を含んでいる。
【００２８】
図２に示すように、電解水生成装置１０は、貯水容器２４内に給水および貯水容器２４から排水する給排水機構１００を備えている。この給排水機構１００は、電極ユニット２０の電解室（ここでは、陰極室３８ｂ）に電解液、例えば、塩水を給水し、および電解室から塩水を排水する電解液給排水機構を含んでいる。給排水機構１００は、以下のように構成されている。
【００２９】
貯水容器２４内に給水管５２およびオーバーフロー管５４が設けられている。給水管５２は、マニホールドブロック２６の上面２６ａに形成された給水口に接続され、マニホールドブロック２６から天井壁２２ｂの近傍まで、ほぼ垂直に延出している。給水管５２の上端は、天井壁２２ｂの近傍に位置し、給水口を構成している。オーバーフロー管５４は、マニホールドブロック２６の上面２６ａに形成された排水口に接続され、マニホールドブロック２６から天井壁２２ｂの近傍まで、ほぼ垂直に延出している。オーバーフロー管５４の上端は、天井壁２２ｂの近傍で、かつ、給水管５２の上端よりも僅かに低い位置に位置している。オーバーフロー管５４は、給水管５２への逆流を防ぐとともに、貯水容器（陽極室）２４内の水面上限を規定している。貯水容器２４内に所定量を越える水が給水された場合、越えた分の水は、オーバーフロー管５４から排水される。
【００３０】
マニホールドブロック２６の上面２６ａに、生成された電解水を排水するための排水孔５６が設けられている。マニホールドブロック２６内には、給水配管６０、排出配管６２、移送配管６４、電解液配管６６、および第２給排水配管６５が形成され、更に、複数の弁が設けられている。貯水容器２４の外側で、マニホールドブロック２６の上面２６ａに、弁を駆動するソレノイドや送液ポンプＰ、および弁およびポンプを制御するコントローラ６８が設けられている（図では簡略化のためマニホールドブロック２６内の領域にこれらを図示している）。
【００３１】
給水配管６０の一端は給水管５２に接続され、他端（外側端）は、配管を介して給水設備に接続されている。給水配管６０には、給水、停止を切換えるための給水弁７０ａが設けられている。排出配管６２の一端は排水孔５６に接続され、他端（外側端）は、排水チューブ６３を介して、図示しない排水設備に接続されている。排水チューブ６３には、安全弁７０ｂあるいはＵ字管が設けられている。安全弁７０ｂあるいはＵ字管は、排水設備から逆流するにおいや虫の防壁の役割もあるが、後述するように、貯水容器２４内の空気あるいはガスがオーバーフロー管５４を介して排水設備に流入することを規制する規制機構として機能する。
【００３２】
移送配管６４の一端は排水孔５６に接続され、他端（外側端）は、配管を介して適当な容器、例えば、生成水タンクに接続されている。移送配管６４には、電解水の移送を調整する移送弁７０ｃが設けられている。電解液配管６６の一端は、マニホールドブロック２６の上面２６ａに設けられた給水口５０に連通し、他端（外側端）は、配管を介して電解液タンク、ここでは、塩水タンク１６に接続されている。電解液配管６６は、途中で上述した塩水タンク１６に向かう配管とは分岐して排出配管６２へ接続された配管を含み、それぞれに配管の開閉を制御する給水弁７０ｄと排水弁７０ｅが設けられている。分岐部と給水口５０との中間には、送水方向を変えられる送液ポンプＰが接続されている。
【００３３】
第２給排水配管６５の一端は、マニホールドブロック２６の上面２６ａに形成された給排水口５１に接続されている。第２給排水配管６５の他端（外側端）は、２本に分岐し、それぞれ移送配管６４の中途部、および排出配管６２の中途部に接続されている。第２給排水配管６５の中途部に送液ポンプＰ２が接続されている。移送配管６４に繋がる一方の分岐配管に、水の給水、停止を切換えるための給水弁７０ｆが設けられている。排出配管６２に繋がる他方の分岐配管に、水の排水、停止を切換えるための排水弁７０ｇが設けられている。  
給水弁７０ａ、移送弁７０ｃ、給水弁７０ｄ、排水弁７０ｅは、それぞれ、例えば、電磁弁で構成され、コントローラ６８により、開閉が制御される。送液ポンプＰ１、Ｐ２は、送液方向を切換え可能であり、コントローラ６８は、送液ポンプＰ１、Ｐ２の運転、停止、送液方向切換えを制御する。コントローラ６８は、電極ユニット２０の陽極４０ａおよび陰極４０ｂに所定の電解電圧を印加する電源６９を含んでいる。
【００３４】
次に、上記のように構成された電解水生成装置１０の電解水生成動作について説明する。図４、図５、図６、図７、図８は、電解水生成装置１０における一例の生成動作を順に示している。図４に示すように、電解開始前の電解水生成装置１０の状態において、貯水容器２４には水が無く、また、電極ユニット２０内にも水、塩水が入っていない状態となっている。  
電解水生成を開始する際、まず、給水弁７０ｄを開き、排水弁７０ｅを閉じた状態で、送液ポンプＰ１を給水側に駆動し、塩水タンク１６から電解液配管６６、給水口５０、給排水口４６を介して中間室３８ｃに塩水を給水する。一対の隔膜３７ａ、３７ｂが塩水に埋まるまで、塩水を所定量給水した後、送液ポンプＰ１を停止するとともに、給水弁７０ｄを閉じる。なお、塩水の給水量は、送液ポンプＰ１の動作時間で制御してもよいし、あるいは、電極ユニット２０内に液量センサを設け、この液量センサの検知に応じて制御するようにしてもよい。
【００３５】
次いで、図５に示すように、貯水容器２４、すなわち、陽極室に被電解水としての水を給水する。給水は、給水弁７０ａを開き、給水設備の水圧により給水配管６０および給水管５２を通して貯水容器２４内に所定量を流し落としている。すなわち、給水管５２上端の給水口から貯水容器２４内に給水する。このとき、貯水容器２４には、例えば、１Ｌの水を供給する設定としているが、貯水容器２４内の空気は、この水に押し出される形で、オーバーフロー管５４、排気配管６２、排水チューブ６３を通して排水設備へ排出される。同時に、余剰の水は、オーバーフロー管５４、排気配管６２、排水チューブ６３を通して排水設備へ排水される。  
なお、複数の突起３４は隙間を置いて配置されているため、上述した給水時に、貯水容器２４内の空気は、突起３４近傍に溜まることなく、円滑に排気される。
【００３６】
排水弁７０ｇを閉じ、給水弁７０ｆを開放した状態で送液ポンプＰ２を駆動することにより、貯水容器２４に給水された水の一部を、排水孔５６、移送配管６４、第２給排水配管６５、および給排水口５１を通して、電極ユニット２０の陰極室３８ｂに給水する。陰極４０ｂが水に埋まる程度、陰極室３８ｂに給水する。  
貯水容器２４に所定量、例えば、１Ｌ、給水した時点で、給水弁７０ａを閉じ、給水を停止する。なお、水の給水量は、給水弁７０ａの開放時間で制御してもよいし、あるいは、貯水容器２４内に液量センサを設け、この液量センサの検知に応じて制御するようにしてもよい。また、水の水面は、オーバーフロー管５４の上端とほぼ面一の状態となる。これにより、本実施形態の装置では、貯水容器２４内において、第１凹所２３ｂおよび第２凹所２３ｃ内にのみ、空気（空間）が残った状態となり、残留空気量は、給水量（１Ｌ）の１／１０以下、例えば、２０ｍＬ、となっている。
【００３７】
電解液および被電解水の給水が終了した後、図６に示すように、コントローラ６８から陽極４０ａおよび陰極４０ｂに電解電圧を印加し、電解を開始する。陽極４０ａにプラス、陰極４０ｂにマイナスの電位を供給し、所定の電流で所定の時間だけ電解する。これにより、貯水容器（陽極室）２４の１Ｌの水を２０〜１００ｐｐｍ程度の有効塩素濃度を有する次亜塩素酸水に変える。この際、陽極４０ａでは隔膜３７を介して移動してきた塩素イオンから塩素ガスを生成し、撹拌室３８ａおよび貯水容器２４内の水と反応させて次亜塩素酸と塩酸を生成する。しかしながら、塩素ガスの一部は水と反応せずに気泡のまま水面まで浮き上がり、貯水容器２４内の水の上部に放出される。この際、貯水容器２４内の残留空気は僅かであることから、放出された塩素ガスは僅かに残留空気に放出され、大部分は、高濃度の状態で水の内に残留する。従って、塩素ガスは、比較的、短時間で水と反応し、消失する。
【００３８】
更に、本実施形態では、撹拌室３８ａの出口側を囲むように複数の突起３４が設けられている。そのため、撹拌室３８ａから放出された塩素ガスの気泡の大部分は、複数の突起３４にトラップされ、すなわち、表面張力により突起に引っ掛かり、突起３４と撹拌室３８ａとの間の領域で水の中に保持される。これにより、第１および第２凹所２３ｂ、２３ｃ内の残留空気内に放出される塩素ガスを一層低減することができ、同時に、塩素ガスを水中に保持することにより、短時間で反応、消失させることができる。
【００３９】
電解が終了した後、図７に示すように、貯水容器２４に生成された次亜塩素酸水を生成水タンクに移送する。すなわち、移送弁７０ｃを開放し、貯水容器２４内の次亜塩素酸水を、排水孔５６から移送配管６４を通して生成水タンクへ移送する。移送により貯水容器２４内の次亜塩素酸水が減少して行くと、貯水容器２４内が減圧され、これに伴い、吸気弁３２が開き、吸気孔３０を通して外気が貯水容器２４内に吸気される。１Ｌの次亜塩素酸水が全て移送され貯水容器２４が空になると、同じく１Ｌの外気が吸気孔３０から貯水容器２４内に送られる。
【００４０】
次亜塩素酸水の移送が終了した後、移送弁７０ｃを閉じる。次いで、図８に示すように、給水弁７０ｄを閉じ、排水弁７０ｅを開放した状態で、送液ポンプＰ１を排水側に駆動する。電極ユニット２０の中間室３８ｃ内の塩水を、送液ポンプＰ１により、給排水口４６から給水口５０、電解液配管６６、分岐配管、排出配管６２を通して排水設備に排水する。排水後、排水弁７０ｅを閉じ、送液ポンプＰ１を停止する。  
陰極室３８ｂに生成された陰極水（アルカリ性水）を排水する場合は、給水弁７０ｆを閉じ、排水弁７０ｇを開放した状態で、送液ポンプＰ２を排水方向に駆動する。これにより、給排水口５１から第２給排水配管６５、排出配管６２を通して陰極水を排水することができる。
【００４１】
以上により、次亜塩素酸水の生成動作が終了する。なお、陰極室３８ｂへの電解液の給水、排水動作は毎回行う必要はない。図４ないし図６に示した被電解水の給水、電解、次亜塩素酸水の移送のサイクルを複数回繰り返し、塩水が消費したタイミングで、塩水の排水および給水を行えばよい。
【００４２】
以上のように構成された電解水生成装置１０によれば、貯水容器２４は、水を貯溜した状態において、貯水容器２４内に残る空間（空気）の体積が貯水容器２４内に給水された水量（例えば、１Ｌ）の１／１０以下となるように形成されている。本実施形態では、貯水容器２４の天井壁２２ｂの対向面２３ａは電解面の上部付近まで下げた構造としている。対向面２３ａに対して上方に凹んだ第１凹所２３ｂおよび第２凹所２３ｃを設け、給水管５２の上端、および水面を規定する排出管（オーバーフロー管５４）の上端だけは、これらの第１および第２凹所２３ｂ、２３ｃの中に配置している。このため、第１および第２凹所２３ｂ、２３ｃを除いた主たる対向面２３ａは水没し、貯水容器２４の上部には陽極水１Ｌに対して２０ｍＬ程度しか空間が残らない構成としている。
【００４３】
通常、電解すると、陽極４０ａでは主に塩素ガスが生成され、この塩素ガスが水に溶解して次亜塩素酸と塩酸を生じるが、塩素ガスの一部は溶解せずに気泡として陽極室（上部の空間）に浮上する。これら陽極から生じるガスは５ｍＬ程度と小さいが、１０％程度の濃い塩素ガスを含む（残りは酸素ガス）。貯水容器の上部空間が広い場合、例えば、２００ｍＬ程度の場合、気泡として浮上する塩素ガスは、広い空間に放たれると直ちに空間容量まで拡散して薄まる（１００倍程度）。このような薄まった塩素ガスは、水面から溶解するには長い時間を要するため、浮上した塩素ガスの多くが陽極室空間内に残留してしまう。
【００４４】
これに対して、本実施形態に係る電解水生成装置のように、貯水容器２４内の残留空間（空気）を２０ｍＬ程度と非常に小さくすることにより、空間に放出する塩素ガス量を大幅に低減することができる。そのため、気泡は高濃度の塩素ガスを含んだまま薄まらず、気泡周囲の水に早い速度で溶解し、残留する塩素ガス量が大きく低減する。この結果、給水時に貯水容器２４から排気される塩素ガスの量は、上記空間が２００ｍＬの場合に比較して、１／１０〜１／１０００ほどに減少する。
【００４５】
更に、本実施形態によれば、貯水容器２４の天井壁２２ｂの対向面２３ａに複数の突起３４が設けられている。そのため、浮上する塩素ガスの気泡は、複数の突起３４にトラップされ、すなわち、引っ掛かり、陽極の近傍に保持される。従って、気泡が対向面２３ａに広範囲に拡散せず、第１および第２凹所２３ｂ、２３ｃまで到達しないようにすることが可能となる。これにより、貯水容器２４の残留空間内に放出する塩素ガス量を一層、低減することができ、貯水容器２４内に残留する塩素ガス量を一層、低減することができる。  
以上のことから、本実施形態によれば、塩素ガスを含んだ空気の排出を防止し、信頼性の向上した電解水生成装置を得ることができる。
【００４６】
次に、他の実施形態あるいは変形例に係る電解水生成装置について説明する。以下に説明する他の実施形態および変形例において、前述した第１の実施形態と同一の部分には、同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略あるいは簡略化し、第１の実施形態と異なる部分を中心に詳しく説明する。
【００４７】
（第２の実施形態）  
上述した第１の実施形態において、電極ユニット（電解セル）２０は、２枚の隔膜と、一対の電極とを有した、所謂、３室型の電解セルを用いているが、これに限らず、１室型あるいは２室型の電解セルを用いてもよい。図９は、第２の実施形態に係る電解水生成装置を示す断面図である。
【００４８】
第２の実施形態によれば、電極ユニット２０として、２室型の電解セルを用いている。図９に示すように、電極ユニット２０は、円筒状あるいは角筒状の筐体３６を有している。筐体３６内に隔膜３７が設けられ、この隔膜３７により、筐体３６内は撹拌室（陽極室）３８ａと陰極室（電解液室）３８ｂとに仕切られている。隔膜３７は、イオンを透過可能な隔膜、例えば、イオン交換膜や多孔質隔膜を用いることができる。  
撹拌室３８ａ内に板状の陽極４０ａが配置され、隔膜３７に対向している。陰極室３８ｂ内に板状の陰極４０ｂが配置され、隔膜３７および陽極４０ａに対向している。陽極４０ａおよび陰極４０ｂには、イオンおよび水を透過可能とするため、多数の透孔が形成されている。筐体３６において、撹拌室３８ａを規定する側壁には多数の透孔が形成されている。これにより、撹拌室３８ａは、多数の透孔を介して、貯水容器２４内に連通している。貯水容器２４内の空間および撹拌室３８ａは、陽極室として機能することができる。また、筐体３６の上部にベント孔４４が設けられている。陰極室３８ｂは、ベント孔４４を介して、貯水容器２４内に連通している。陰極４０ｂにより生じた水素ガスを、ベント孔４４を通して陽極室に逃がす構成としている。
【００４９】
筐体３６の底部に、給排水口４６が設けられている。給排水口４６は、陰極室３８ｂに連通している。このように構成された電極ユニット２０は、例えば、貯水容器２４の天井壁２２ｂに形成された開口４８を通して貯水容器２４内に配置される。電極ユニット２０の給排水口４６は、マニホールドブロック２６の上面２６ａに設けられた給水口５０に係合する。また、電極ユニット２０は、開口４８を通して、貯水容器２４から引き抜くことが可能である。なお、電極ユニット２０は、脱着式に限定されるものではなく、装置本体１２内に固定的に配置されてもよい。
【００５０】
本実施形態によれば、貯水容器２４の天井壁２２ｂに設けられていた吸気孔を無くし、代わりに、吸気管４５が貯水容器２４内に設けられている。吸気管４５は、マニホールドブロック２６の上面２６ａに形成された吸気口に接続され、マニホールドブロック２６から天井壁２２ｂの近傍まで、ほぼ垂直に延出している。天井壁２２ｂの対向面２３ａに、第３凹所２３ｄが形成されている。吸気管４５の上端（延出端）は、対向面２３ａを越えて第３凹所２３ｄ内まで延びている。吸気管４５の上端（延出端）は、第３凹所２３ｄの底面と隙間を置いて対向し、吸気口を構成している。上記隙間は、オーバーフロー管５４の管径以下に形成されている。
【００５１】
本実施形態では、貯水容器２４の天井壁２２ｂは、貯水容器２４に１Ｌの水を給水した状態において、貯水容器２４内の残留空間（空気）が１０ｍＬ程度となるように形成されている。また、気泡トラップ用の複数の突起を省略している。
【００５２】
基台２２を構成するマニホールドブロック２６には、給水配管６０、排出配管６２、移送配管６４、電解液配管６６、吸気配管７４が形成され、更に、複数の弁が設けられている。また、マニホールドブロック２６には、送液ポンプＰ、並びに、弁およびポンプを制御するコントローラ６８が設けられている。
【００５３】
吸気配管７４の一端は吸気管４５に接続され、他端（外側端）は、マニホールドブロック２６に底面に開口している。吸気配管７４に、吸気弁７５が設けられている。吸気弁７５は、例えば、１方向弁で構成され、吸気方向の流通のみを許容する。  
電解液配管６６の一端は、マニホールドブロック２６の上面２６ａに設けられた給水口５０に連通し、他端（外側端）は、配管を介して電解液タンク、ここでは、塩水タンク１６に接続されている。電解液配管６６は、途中で上述した塩水タンク１６に向かう配管とは分岐して排出配管６２へ接続された配管を含み、それぞれに配管の開閉を制御する給水弁７０ｄと排水弁７０ｅが設けられている。分岐部と給水口５０との中間には、送水方向を変えられる送液ポンプＰが接続されている。  
マニホールドブロック２６および給排水機構１００の他の構成は、前述した第１の実施形態と同一である。
【００５４】
上記のように構成された電解水生成装置１０の電解水生成動作について説明する。図１０に示すように、電解水生成を開始する際、まず、給水弁７０ｄを開き、排水弁７０ｅを閉じた状態で、送液ポンプＰを給水側に駆動し、塩水タンク１６から電解液配管６６、給水口５０、給排水口４６を介して陰極室３８ｂに塩水を給水する。陰極４０ｂが塩水に埋まるまで、塩水を所定量給水した後、送液ポンプＰを停止するとともに、給水弁７０ｄを閉じる。
【００５５】
次いで、貯水容器２４、すなわち、陽極室に被電解水としての水を給水する。給水は、給水弁７０ａを開き、給水設備の水圧により給水配管６０および給水管５２を通して貯水容器２４内に所定量の水を流し落としている。すなわち、給水管５２上端の給水口から貯水容器２４内に給水する。このとき、貯水容器２４には、例えば、１Ｌの水を供給する設定としているが、この水に押し出される形で、貯水容器２４内の空気はオーバーフロー管５４、排気配管６２、排水チューブ６３を通して排水設備へ排出される。同時に、余剰の水は、オーバーフロー管５４、排気配管６２、排水チューブ６３を通して排水設備へ排水される。
【００５６】
貯水容器２４に所定量、例えば、１Ｌ、給水した時点で、給水弁７０ａを閉じ、給水を停止する。なお、水の給水量は、給水弁７０ａの開放時間で制御してもよいし、あるいは、貯水容器２４内に液量センサを設け、この液量センサの検知に応じて制御するようにしてもよい。また、図９に示すように、水の水面は、オーバーフロー管５４の上端とほぼ面一の状態となる。これにより、本実施形態の装置では、貯水容器２４内において、第１凹所２３ｂ、第２凹所２３ｃ、第３凹所２３ｄ内にのみ、空気（空間）が残った状態となり、残留空気量は、給水量（１Ｌ）の１／１０以下、例えば、１０ｍＬ、となっている。
【００５７】
電解液および被電解水の給水が終了した後、コントローラ６８から陽極４０ａおよび陰極４０ｂに電解電圧を印加し、電解を開始する。陽極４０ａにプラス、陰極４０ｂにマイナスの電位を供給し、所定の電流で所定の時間だけ電解する。これにより、貯水容器（陽極室）２４の１Ｌの水を２０〜１００ｐｐｍ程度の有効塩素濃度を有する次亜塩素酸水に変える。この際、陽極４０ａでは隔膜３７を介して移動してきた塩素イオンから塩素ガスを生成し、撹拌室３８ａおよび貯水容器２４内の水と反応させて次亜塩素酸と塩酸を生成する。しかしながら、塩素ガスの一部は水と反応せずに気泡のまま水面まで浮き上がり、貯水容器２４内の水の上部に放出される。この際、貯水容器２４内の残留空気は僅かであることから、放出された塩素ガスは僅かに残留空気に放出され、大部分は、高濃度の状態で水の内に残留する。従って、塩素ガスは、比較的、短時間で水と反応し、消失する。
【００５８】
電解が終了した後、図１１に示すように、貯水容器２４に生成された次亜塩素酸水を生成水タンクに移送する。すなわち、移送弁７０ｃを開放し、貯水容器２４内の次亜塩素酸水を、排水孔５６から移送配管６４を通して生成水タンクへ移送する。移送により貯水容器２４内の次亜塩素酸水が減少して行くと、貯水容器２４内が減圧され、これに伴い、吸気弁７５が開き、吸気配管７４、吸気管４５を通して外気が貯水容器２４内に吸気される。１Ｌの次亜塩素酸水が全て移送され貯水容器２４が空になると、同じく１Ｌの外気が吸気孔３０から貯水容器２４内に送られる。
【００５９】
次亜塩素酸水の移送が終了した後、移送弁７０ｃを閉じる。次いで、給水弁７０ｄを閉じ、排水弁７０ｅを開放した状態で、送液ポンプＰを排水側に駆動する。電極ユニット２０の陰極室３８ｂ内の塩水を、送液ポンプＰにより、給排水口４６から給水口５０、電解液配管６６、分岐配管、排出配管６２を通して排水設備に排水する。排水後、排水弁７０ｅを閉じ、送液ポンプＰを停止する。以上により、次亜塩素酸水の生成動作が終了する。
【００６０】
以上のように構成された電解水生成装置１０においても、生成された塩素ガスを比較的短時間で水と反応させて水に溶かすことができ、貯水容器２４内に残留する塩素ガス量を大幅に低減される。これにより、本実施形態によれば、塩素ガスを含んだ空気の排出を防止し、信頼性の向上した電解水生成装置を得ることができる。
【００６１】
本発明は上述した実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。電解水生成装置を構成する各構成要素の形状、形成材料、寸法等は、上述した実施形態に限定されることなく、必要に応じて、種々変更可能である。
【符号の説明】
【００６２】
１０…電解水生成装置、１２…装置本体、２０…電極ユニット（電解セル）、  
２２…基台、２３ａ…対向面、２３ｂ…第１凹所、２３ｃ…第２凹所、  
２３ｄ…第３凹所、２４…貯水容器、２６…マニホールドブロック、３０…吸気孔、  
３４…突起、３６…筐体、３７、３７ａ、３７ｂ…隔膜、３８ａ…撹拌室（陽極室）  
３８ｂ…陰極室、３８ｃ…中間室、４０ａ…陽極、４０ｂ…陰極、５２…給水管、  
５４…オーバーフロー管、６０…給水配管、６２…排出配管、６４…移送配管、  
６６…電解液配管、６８…コントローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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