(57)【要約】  一実施形態における電解水生成装置は、電解ユニットと、非循環の流路と、送液装置と、制御装置と、を備える。上記電解ユニットは、第１電極と、上記第１電極と対向する第２電極と、上記第１電極及び上記第２電極の間に配置された第１隔膜と、電解液を収納し上記第１隔膜を壁面の一部とし上記第１電極を含まない電解液室とを備え、水を収納した容器内に配置され上記容器内の水から電解水を生成する。上記流路は、上記電解液室を含む。上記送液装置は、上記流路に液体を流す。上記制御装置は、上記送液装置を制御し、上記電解液室への液体の供給、及び、上記電解液室からの電解液の排出を間欠的に行う。
2016143165.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電極と、前記第１電極と対向する第２電極と、前記第１電極及び前記第２電極の間に配置された第１隔膜と、電解液を収納し前記第１隔膜を壁面の一部とし前記第１電極を含まない電解液室とを備え、水を収納した容器内に配置され前記容器内の水から電解水を生成する電解ユニットと、
前記電解液室を含む非循環の流路と、
前記流路に液体を流す送液装置と、
前記送液装置を制御し、前記電解液室への液体の供給、及び、前記電解液室からの電解液の排出を間欠的に行う制御装置と、
を備える電解水生成装置。
【請求項２】
前記電解液室に供給される電解液は、塩化物水溶液であり、
前記電解水は、次亜塩素酸水である、
請求項１に記載の電解水生成装置。
【請求項３】
前記第１電極は陽極であり、前記第２電極は陰極であり、
前記電解ユニットは、
前記第１隔膜及び前記第２電極の間に配置された第２隔膜と、
前記第２隔膜により前記電解液室と区画された陰極室と、
をさらに備える、
請求項１又は２に記載の電解水生成装置。
【請求項４】
前記第２電極は、前記電解液室の内部に配置されている、
請求項１又は２に記載の電解水生成装置。
【請求項５】
前記第１隔膜は、透水性を有する多項質膜であり、
前記電解液室側から前記第１隔膜に加わる水圧は、前記容器側から前記第１隔膜に加わる水圧よりも大きい、
請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載の電解水生成装置。
【請求項６】
前記制御装置は、
前記送液装置による前記電解液室への電解液の供給、及び、前記電解液室からの電解液の排出を停止するとともに、前記第１電極及び前記第２電極に通電する第１動作と、
前記第１動作の実行時、前記電解液室の電解液における電解質の濃度が飽和濃度の２０％以上かつ８０％以下の範囲で定められた規定値に低下したことに応じて、前記送液装置により前記電解液室に規定量の電解液を供給するとともに、前記電解液室から前記規定量の電解液を排出する第２動作と、
を交互に実行する、
請求項１乃至５のうちいずれか１項に記載の電解水生成装置。
【請求項７】
前記制御装置は、
前記送液装置による前記電解液室への電解液の供給、及び、前記電解液室からの電解液の排出を停止するとともに、前記第１電極及び前記第２電極に通電する第１動作と、
前記第１動作の実行時、前記第１電極及び前記第２電極の間の電位差が規定値に達したことに応じて、前記送液装置により前記電解液室に規定量の電解液を供給するとともに、前記電解液室から前記規定量の電解液を排出する第２動作と、
を交互に実行する、
請求項１乃至５のうちいずれか１項に記載の電解水生成装置。
【請求項８】
前記規定量は、前記電解液室の容量の３０％以上かつ１５０％以下の範囲にある、
請求項６又は７に記載の電解水生成装置。
【請求項９】
前記電解液室の容量は、２ｍｌ以上かつ２００ｍｌ以下の範囲内にある、
請求項１乃至８のうちいずれか１項に記載の電解水生成装置。
【請求項１０】
電解液を溜めるタンクをさらに備え、
前記流路は、
前記タンクから前記電解液室に電解液を供給する供給管と、
前記電解液室から電解液を排出する排出管と、
を含む、
請求項１乃至９のうちいずれか１項に記載の電解水生成装置。
【請求項１１】
前記送液装置は、前記排出管を閉塞する閉状態と前記排出管を開放する開状態とで切り替わる弁であり、
前記タンクは、前記排出管の出口よりも重力方向において高い位置に設けられている、
請求項１０に記載の電解水生成装置。
【請求項１２】
前記送液装置は、前記供給管又は前記排出管に設けられたポンプである、
請求項１０に記載の電解水生成装置。
【請求項１３】
前記流路は、
給水源と前記電解ユニットとを接続する供給管と、
前記電解液室から電解液を排出する排出管と、
を含み、
電解質を収容するとともに前記供給管を流れる前記給水源からの水に前記電解質を溶解させて、前記電解液室に供給される電解液を生成する収容室をさらに備える、
請求項１乃至９のうちいずれか１項に記載の電解水生成装置。
【請求項１４】
前記収容室は、前記電解ユニットに設けられている、
請求項１３に記載の電解水生成装置。
【請求項１５】
前記収容室は、前記供給管の途中に設けられている、
請求項１３に記載の電解水生成装置。
【請求項１６】
前記給水源は、圧力が加えられた水が流れる給水配管であり、
前記送液装置は、前記供給管又は前記排出管を閉塞する閉状態と前記供給管又は前記排出管を開放する開状態とで切り替わる弁である、
請求項１３乃至１５のうちいずれか１項に記載の電解水生成装置。
【請求項１７】
前記給水源は、水を溜めるタンクであり、
前記送液装置は、前記供給管又は前記排出管を閉塞する閉状態と前記供給管又は前記排出管を開放する開状態とで切り替わる弁であり、
前記タンクは、前記排出管の出口よりも重力方向において高い位置に設けられている、
請求項１３乃至１５のうちいずれか１項に記載の電解水生成装置。
【請求項１８】
前記給水源は、水を溜めるタンクであり、
前記送液装置は、前記供給管又は前記排出管に設けられたポンプである、
請求項１３乃至１５のうちいずれか１項に記載の電解水生成装置。
【請求項１９】
前記容器をさらに備える、
請求項１乃至１８のうちいずれか１項に記載の電解水生成装置。
【請求項２０】
第１電極と、前記第１電極と対向する第２電極と、前記第１電極及び前記第２電極の間に配置された第１隔膜と、電解液を収納し前記第１隔膜を壁面の一部とし前記第１電極を含まない電解液室とを備えた電解ユニットを、水を収納した容器内に配置することと、
前記電解ユニットが前記容器内に配置された状態で、前記電解液室を含む非循環の流路に液体を流す送液装置による前記電解液室への液体の供給、及び、前記電解液室からの電解液の排出を停止するとともに、前記第１電極及び前記第２電極に通電して前記容器内の水から電解水を生成する第１動作を行うことと、
前記送液装置により前記電解液室に規定量の液体を供給するとともに、前記電解液室から前記規定量の電解液を排出する第２動作を行うことと、
を含み、
前記第１動作と前記第２動作とを交互に繰り返す、電解水生成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、電解水生成装置及び電解水生成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電解により次亜塩素酸水やアルカリイオン水などの電解水を容器内に生成する電解水生成装置がある。このような電解水生成装置において、容器内の水に電解質を溶出させておくとそのまま電解することができて装置構成が簡単になるが、この場合には生成された電解水に電解質が残留してしまう。【０００３】
電解質を含む電解液と、電解水の基となる水とを隔膜により分離すれば、電解水への電解質の混入を防ぐことができる。例えば特許文献１には、隔膜によってケーシング内を陽極室、中間質、陰極室の３室に区切り、中間室を含む循環流路に電解液を循環させ、中間室の電解液を電解することによって、陽極室から酸性の電解水を、陰極室からアルカリ性の電解水を得る装置が開示されている。この装置においては、上記循環流路を用いるため構成が複雑になり、更には各室間の圧力が変動し、電解の特性が不安定となる可能性がある。また、電解液を循環させているために、電解により電解液の状態が変化し、循環によりこの変化が濃縮蓄積されて様々な問題を生じていた。【０００４】
特許文献２には、電解液が充填された装置を水槽に入れ、この水槽の水を電気分解する構成が開示されている。このような構成であれば水槽の水も装置の電解液も静水した状態であり、圧力が一定になって電解特性が安定するとともに、生成された電解水に電解質が残留することもない。しかしながら、この装置は電解液の流路を備えないために、電解液が消費される度に電解液を充填し直す必要がある。したがって、効率的に電解水を生成することができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３５００１７３号公報
【特許文献２】特許第３５５１２８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、簡易的な構成で流水圧力の影響を受けることなく、効率的或いは安定的に電解水を生成することが可能な電解水生成装置及び電解水生成方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一実施形態における電解水生成装置は、電解ユニットと、非循環の流路と、送液装置と、制御装置と、を備える。上記電解ユニットは、第１電極と、上記第１電極と対向する第２電極と、上記第１電極及び上記第２電極の間に配置された第１隔膜と、電解液を収納し上記第１隔膜を壁面の一部とし上記第１電極を含まない電解液室とを備え、水を収納した容器内に配置され上記容器内の水から電解水を生成する。上記流路は、上記電解液室を含む。上記送液装置は、上記流路に液体を流す。上記制御装置は、上記送液装置を制御し、上記電解液室への液体の供給、及び、上記電解液室からの電解液の排出を間欠的に行う。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、第１実施形態に係る電解水生成装置を概略的に示す図である。
【図２】図２は、上記電解水生成装置の電解動作を示すフローチャートである。
【図３】図３は、第２実施形態に係る電解水生成装置を概略的に示す図である。
【図４】図４は、第３実施形態に係る電解水生成装置を概略的に示す図である。
【図５】図５は、第４実施形態に係る電解水生成装置を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
いくつかの実施形態につき、図面を参照しながら説明する。各実施形態を通して、同一或いは類似する要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。各図は、実施形態の理解に資することを目的とした模式図であり、各図に示された要素の形状及び寸法などは実際の装置と異なる場合があるが、これらは以下の開示と公知技術等を参酌して適宜変更し得る。
【００１０】
（第１実施形態）  
図１は、第１実施形態に係る電解水生成装置１を概略的に示す図である。この電解水生成装置１は、いわゆるバッチ方式の電解水生成装置であって、電解ユニット２と、第１タンク３と、第２タンク４と、コントローラ５と、を備えている。
【００１１】
電解ユニット２は、水槽６０に配置可能（投入可能）な形状を有している。水槽６０には、電解水の生成元となる電解原水、例えば水が溜められている。水槽６０は、容器の一例である。電解水生成装置１は、この水槽６０をさらに備えるものであっても良い。少なくとも電解時において、水槽６０の水は、この水槽６０に接続された配管などを通じた流水圧力が殆ど加わっていない状態にある。本明細書においては、このような状態の水を静水と呼ぶ。
【００１２】
電解ユニット２は、筐体２０と、陽極２１と、陰極２２と、第１隔膜２３と、第２隔膜２４と、を備えている。陽極２１は第１電極の一例であり、陰極２２は第２電極の一例である。
【００１３】
筐体２０は、第１端部２０ａと、第１端部２０ａの反対側の第２端部２０ｂとを有し、これら第１端部２０ａ及び第２端部２０ｂの間で長尺かつ偏平な箱状に形成されている。第１端部２０ａ及び第２端部２０ｂの間の一側面は開口しており、この開口した側から順に第１隔膜２３及び第２隔膜２４が互いに対向して筐体２０の内部に配置されている。電解ユニット２は、重力方向において第１端部２０ａが下側に位置し、第２端部２０ｂが上側に位置する姿勢で使用される。
【００１４】
第１隔膜２３、第２隔膜２４、及び筐体２０により区画された空間は、電解液（電解質水溶液）が充填される電解液室２５に相当する。第１隔膜２３及び第２隔膜２４は、電解液室２５の壁面の一部を構成している。さらに、第２隔膜２４及び筐体２０によって区画された空間は、電解水の生成元となる電解原水、例えば水が充填される陰極室２６に相当する。第２隔膜２４は、陰極室２６の壁面の一部を構成している。第１隔膜２３及び第２隔膜２４は、イオン交換膜として機能するものであり、例えば化学耐性に優れたポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）及び酸化チタンからなる多孔質膜を用いることができる。
【００１５】
陽極２１は、例えば平板状に形成され、第１隔膜２３の外側（水槽６０の水に接する側）において第１隔膜２３に近接して配置されている。陰極２２は、例えば平板状に形成され、陰極室２６において第２隔膜２４に近接して配置されている。このような配置の陽極２１及び陰極２２は、第１隔膜２３及び第２隔膜２４を介して対向している。陽極２１は配線Ｌ１を介してコントローラ５と電気的に接続され、この配線Ｌ１を介して正電圧が印加される。一方、陰極２２は配線Ｌ２を介してコントローラ５と電気的に接続され、この配線Ｌ２を介して負電圧が印加される。
【００１６】
陽極２１及び陰極２２の間に電位差が形成されると、電解液室２５の電解液中において電離している塩素イオンが陽極２１に引き寄せられ、第１隔膜２３を通過して水槽６０の水に流入する。そして、陽極２１において塩素イオンが還元されて塩素ガスが発生し、この塩素ガスが水槽６０の水と反応して酸性水（次亜塩素酸と塩酸を含んだ水）を生じる。一方、電解液室２５の電解液中において電離しているナトリウムイオンが陰極２２に引き寄せられ、第２隔膜２４を通過して陰極室２６に流入する。そして、陰極２２で水が電気分解されて水素ガスとアルカリ性水（水酸化ナトリウム水溶液）を生じる。
【００１７】
電解水生成装置１は、第１供給管３１と、第２供給管４１と、第１排出管３２と、第２排出管４２と、をさらに備えている。第１供給管３１は、一方の端部が第１タンク３に接続されるとともに、他方の端部が筐体２０の第１端部２０ａの側から電解液室２５に接続されている。第１排出管３２は、一方の端部が筐体２０の第２端部２０ｂの側から電解液室２５に接続されるとともに、他方の端部が廃液タンク等の図示せぬ排液場所に導かれている。第２供給管４１は、一方の端部が給水源ＷＳに接続されるとともに、他方の端部が筐体２０の第１端部２０ａの側から陰極室２６に接続されている。第２排出管４２は、一方の端部が筐体２０の第２端部２０ｂの側から陰極室２６に接続されるとともに、他方の端部が第２タンク４に接続されている。
【００１８】
電解水生成装置１は、第１排出管３２に設けられた電磁弁６と、第２供給管４１に設けられた電磁弁７と、をさらに備えている。電磁弁６，７は、いずれもコントローラ５と接続されている。電磁弁６は、コントローラ５の制御により、第１排出管３２を閉塞する閉状態と、第１排出管３２を開放する開状態との間で切り替わる。電磁弁７は、コントローラ５の制御により、第２供給管４１を閉塞する閉状態と、第２供給管４１を開放する開状態との間で切り替わる。
【００１９】
第１タンク３には、例えば塩水などの塩化物水溶液である電解液が溜められている。第１タンク３は、少なくとも水槽６０に溜められる水の水面よりも重力方向における上側、例えば水槽６０全体よりも重力方向における上側に配置されている。
【００２０】
第１供給管３１と、電解液室２５と、第１排出管３２の少なくとも一部とは、第１タンク３から供給される電解液で満たされている。第１排出管３２の出口（電解液室２５に接続されていない側の端部）は、第１タンク３よりも重力方向における下側に位置する。換言すると、第１タンク３は、第１排出管３２の出口よりも重力方向において高い位置に設けられている。電磁弁６が閉状態にあるとき、第１供給管３１及び電解液室２５の電解液は流れない。一方で、電磁弁６が開状態にあるとき、第１タンク３の電解液が水頭圧により第１供給管３１を介して電解液室２５に供給され、この供給された量と同量の電解液が電解液室２５から第１排出管３２に流出し、第１排出管３２の出口から排液される。
【００２１】
このように、第１供給管３１、電解液室２５、及び第１排出管３２は、電解液系統の非循環の流路を形成する。さらに、電磁弁６は、この流路に液体（電解液）を流す送液装置として機能する。
【００２２】
給水源ＷＳは、例えば水道管などの水圧が加えられた給水配管である。但し、給水源ＷＳは、水が溜められたタンクなどの容器であっても良い。第２供給管４１と、陰極室２６と、第２排出管４２の少なくとも一部とは、給水源ＷＳから供給される水で満たされている。電磁弁７が閉状態にあるとき、第２供給管４１及び陰極室２６の水は流れない。一方で、電磁弁７が開状態にあるとき、給水源ＷＳからの水が第２供給管４１を介して陰極室２６に供給され、この供給された量と同量の水（例えばアルカリ性水）が陰極室２６から第２排出管４２に流出し、第２排出管４２を介して第２タンク４に排水される。
【００２３】
このように、第２供給管４１、陰極室２６、及び第２排出管４２は、陰極系統の非循環の流路を形成する。さらに、電磁弁７は、この流路に液体（水或いはアルカリ性水）を流す送液装置として機能する。
【００２４】
コントローラ５は、例えば電解水生成装置１の制御の中枢を担うプロセッサ、各種の設定条件やプロセッサが実行するコンピュータプログラムを記憶したメモリ、各部に供給する電圧を生成する電源装置、表示灯或いはディスプレイなどの表示装置、ボタン或いはスイッチ等の入力装置などを備えている。
【００２５】
図１に示したように電解ユニット２を水槽６０の静水内に配置した状態において、例えばユーザが入力装置を介して動作の開始を指示すると、コントローラ５は図２のフローチャートに示す電解動作を実行する。
【００２６】
この電解動作において、先ずコントローラ５は、陽極２１及び陰極２２への通電を開始する（ステップＳ１）。さらに、コントローラ５は、電解液室２５の電解液の送水タイミングが到来したか否かを判定する（ステップＳ２）。送水タイミングが到来していないならば、コントローラ５は、陽極２１及び陰極２２への通電を継続する（ステップＳ２のＮＯ）。これらステップＳ１，Ｓ２は、第１動作を構成する。
【００２７】
陽極２１及び陰極２２への通電により、水槽６０に酸性水が生じ、陰極室２６にアルカリ性水が生じる。通電の間、コントローラ５は、電磁弁６，７をいずれも閉状態とする。したがって、電解液室２５への電解液の供給、及び、電解液室２５からの電解液の排出は停止されている。同様に、陰極室２６への水の供給、及び、陰極室２６からの水（或いはアルカリ性水）の排出は停止されている。
【００２８】
送水タイミングが到来したと判定したとき（ステップＳ２のＹＥＳ）、コントローラ５は、陽極２１及び陰極２２への通電を停止する（ステップＳ３）。通電を停止した状態で、コントローラ５は、電解液室２５に第１規定量の電解液を供給するとともに、電解液室２５から当該第１規定量の電解液を排出する（ステップＳ４）。本実施形態では、このステップＳ４において、コントローラ５はさらに、陰極室２６に第２規定量の水を供給するとともに陰極室２６から当該第２規定量の水（アルカリ性水）を排出する。これらステップＳ３，Ｓ４は、第２動作を構成する。
【００２９】
本実施形態において、コントローラ５は、第１供給管３１、電解液室２５、及び第１排出管３２を含む流路を第１規定量の電解液が流れる時間だけ電磁弁６を開状態とし、第２供給管４１、陰極室２６、及び第２排出管４２を含む流路を第２規定量の水或いはアルカリ性水が流れる時間だけ電磁弁７を開状態とすることで、ステップＳ４の動作を実現する。
【００３０】
第１動作において、陽極２１及び陰極２２への通電を継続するに連れ、電解液室２５の電解液における電解質の濃度（例えば質量パーセント濃度）が低下する。さらに、この濃度が飽和濃度の１０％以下となれば、電解性能が著しく低下することが判明した。一方で、この濃度が高いにも関わらず電解液室２５の電解液を入れ替えると、電解液が無駄になってしまう。そこで、上記の送水タイミングは、例えば電解液室２５の電解液における電解質の濃度が１０％に低下する前のタイミング、好ましくはこの濃度が２０％以上かつ８０％以下の範囲内で定められた規定濃度に達するタイミングとすることができる。このようなタイミングは、例えば、通電開始からの経過時間として定めることができる。さらに、この経過時間は、電解質の濃度が通電開始から上記の規定濃度に低下するまでの時間を実験により求めたり、或いは陽極２１及び陰極２２に通電する際の電流値や電解液室２５の容量などに基づいて算出したりすることによって得ることができる。
【００３１】
なお、送水タイミングとしては、時間以外のパラメータを用いることもできる。電解液室２５の電解液における電解質の濃度が低下するに連れ、陽極２１及び陰極２２の電位差が上昇する。そこで、送水タイミングは、陽極２１及び陰極２２の電位差が規定値に達したタイミングであっても良い。この規定値は、例えば、電解質の濃度が上記の規定濃度に低下した時点における陽極２１及び陰極２２の電位差よりも大きい値に定めることができる。
【００３２】
ステップＳ４の後、コントローラ５は、電解動作の終了条件が成立したか否かを判定する（ステップＳ５）。終了条件が成立していない場合（ステップＳ５のＮＯ）、コントローラ５の動作はステップＳ１に戻る。すなわち、終了条件が成立するまで第１動作及び第２動作が繰り返し実行され、これにより電解液室２５に対する電解液の供給及び排出と、陰極室２６に対する水の供給及び水（アルカリ性水）の排出とが間欠的に行われる。
【００３３】
終了条件としては、例えば、ユーザがボタン操作などで動作の終了を指示したこと、或いは、予め定められた回数だけステップＳ１〜Ｓ４が実行されたことなど、種々の条件を採用できる。水槽６０の水の量や生成すべき酸性水の濃度或いはアルカリ性水の量をユーザがコントローラ５に入力し、この入力値に基づいてコントローラ５がステップＳ１〜Ｓ４の繰り返し回数を決定し、この繰り返し回数だけステップＳ１〜Ｓ４が実行されたことを終了条件としても良い。
【００３４】
終了条件が成立した場合（ステップＳ５のＹＥＳ）、コントローラ５は、電解動作を終了する。この場合、コントローラ５は、音声出力や表示灯の点灯などにより電解動作の終了を報知しても良い。
【００３５】
（実施例）
以上説明した電解水生成装置１の一実施例について説明する。  
本実施例において、電解液室２５の容量は１０ｍｌであり、陰極室２６の容量は１００ｍｌである。陽極２１及び陰極２２に通電する電流は２Ａであり、送水タイミングはこの通電の開始から１０分経過時である。さらに、ステップＳ４において電解液室２５に対して供給及び排出する電解液の量（第１規定量）は電解液室２５の容量と同じく１０ｍｌであり、陰極室２６に対して供給及び排出する水及びアルカリ性水の量（第２規定量）は陰極室２６の容量と同じく１００ｍｌである。
【００３６】
この条件において、有効塩素濃度５０ｐｐｍの次亜塩素酸水を水槽６０内に生成する場合、水槽６０内の水１０ｌにつきステップＳ１〜Ｓ４を１回実行すれば良い。すなわち、水槽６０に１０ｌの水が溜められている場合にはステップＳ１〜Ｓ４を１回実行し、水槽６０に１ｔの水が溜められている場合にはステップＳ１〜Ｓ４を１００回実行する。なお、第２タンク４には洗浄力に優れたｐＨ１３の水酸化ナトリウム水溶液が貯蔵される。
【００３７】
この実施例の構成であれば、極めて小型の電解ユニット２により大容量の水を電解水に変えることができる。さらに、送水タイミングの到来時には電解液室２５の電解液の濃度が８％（飽和濃度２６％の３０％程度の濃度）に低下しており、この電解液を排水しても無駄にする塩分が少ない。
【００３８】
なお、電解液室２５の容量を大きくすれば電解液を入れ替えることなく大量の電解水（酸性水或いはアルカリ性水）を生成することができるが、その反面、電解液室２５が大きくなり結果的に電解ユニット２の大型化を招く。さらに、水槽６０の容量を例えば１０ｌ以上にすると電解液室２５もこれに合わせて大型化することになり、電解中に静止状態にある電解液室２５或いは陰極室２６の水質が極端に変動したり、ガスが滞留したりするため好ましくない。このため、電解液室２５の容量は２０ｍｌ程度、大きくても２００ｍｌ以下とすることが望ましい。さらに、電解液室２５の容量を２ｍｌ以下とすると、送水時の流水圧力が大きくなり、第１タンク３の水頭圧では送水できなくなる。このため、実用的には、電解液室２５の容量を２ｍｌ以上かつ２００ｍｌ以下程度とすることが望ましい。
【００３９】
本実施例では、ステップＳ４において電解液室２５の電解液を１００％入れ替える場合を例示したがこれに限られず、入れ替える電解液の量（上述の第１規定量）は電解液室２５の容量の３０％以上かつ１５０％以下程度の範囲で定めれば良い。入れ替える量が３０％未満であれば送水タイミングの到来までに電解液の塩分が枯渇する恐れがあり、入れ替える量が多すぎると電解液の無駄を招くためである。なお、１５０％との数値は、容量が極めて小さい電解液室２５の電解液を確実に入れ替えるべく、１００％よりも余裕を持たせたものである。
【００４０】
以上説明した第１実施形態においては、電解中に電解液室２５の電解液及び陰極室２６の水が静止状態にあるために、電解液室２５及び陰極室２６における圧力の変動が殆ど生じない。さらに、電解液室２５を含む流路は非循環であるために、電解液のｐｈが電解を経るごとに変化したり、電解により生じる不所望な副産物が電解液に混入したりすることを防ぎ、電解の特性を安定させるとともに所望の水質の電解水を得ることができる。
【００４１】
また、電解液室２５の電解液がコントローラ５の制御の下で間欠的に入れ替わるため、ユーザが手作業で電解液を入れ替える必要が無く、効率良く電解液を生成することができる。
【００４２】
また、図１の例においては、第１タンク３が水槽６０よりも重力方向における上側に位置し、且つ第１タンク３と電解液室２５とを繋ぐ第１供給管３１に電磁弁等が設けられていないために、電解中、電解液室２５の側から第１隔膜２３に加わる水圧が水槽６０の側から第１隔膜２３に加わる水圧よりも大きくなる。さらに、陰極室２６と給水源ＷＳとを繋ぐ第２供給管４１に電磁弁７が設けられ、且つこの電磁弁７が陽極２１及び陰極２２の通電時には閉状態にあるために、電界中、電解液室２５の側から第２隔膜２４に加わる水圧が陰極室２６の側から第２隔膜２４に加わる水圧よりも大きくなる。このように、電解液室２５を水槽６０及び陰極室２６に対して陽圧とすることで、第１隔膜２３を介して水槽６０に移動する電解質及び第２隔膜２４を介して陰極室２６に移動する電解質の量を多くし、電解の効率を高めることができる。
【００４３】
以上説明した他にも、本実施形態からは種々の好適な作用が得られる。
【００４４】
（第２実施形態）  
第２実施形態について説明する。第１実施形態と同一又は類似する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略することがある。
【００４５】
図３は、第２実施形態に係る電解水生成装置１を概略的に示す図である。この電解水生成装置１は、第２タンク４、第２供給管４１、第２排出管４２、電磁弁７を備えない点、及び、電磁弁６に代えて第１供給管３１の途中にポンプ８を備える点で、図１に示したものと相違する。ポンプ８はコントローラ５に接続され、コントローラ５の制御により稼働及び停止される。ポンプ８の稼働時においては、例えばポンプ８が備える回転体が回転して第１タンク３の電解液が電解液室２５に送られる。一方、ポンプ８の停止時においては、上記回転体が停止するとともに、第１供給管３１の第１タンク３側と電解液室２５側とが遮断される。ポンプ８は、第１排出管３２に設けられても良い。
【００４６】
さらに、図３に示す電解ユニット２は、第２隔膜２４及び陰極室２６を備えない点で、図１に示したものと相違する。陰極２２は、例えば一方の主面が筐体２０に近接するように配置されている。電解液室２５は、第１隔膜２３と、筐体２０とで区画された空間に相当する。
【００４７】
図３の構成においては、電解時、電解液室２５において水素ガス及びアルカリ性水が生じる。例えば第１排出管３２の出口は開放されており、電解液室２５にて生じた水素ガスは第１排出管３２から常時ベントされる。ポンプ８が第１供給管３１に設けられていれば、このベントが妨げられない。電解液室２５に生じるアルカリ性水は、第１排出管３２を介して排出される。
【００４８】
本実施形態においても、第１供給管３１、電解液室２５、及び第１排出管３２は、電解液系統の非循環の流路を形成する。さらに、ポンプ８は、この流路に液体（電解液）を流す送液装置として機能する。但し、ポンプ８に代えて電磁弁などの他の送液装置を用いても良い。
【００４９】
第１実施形態と同じく、コントローラ５は、図２のフローチャートに示す電解動作を実行する。本実施形態において、コントローラ５は、第１供給管３１、電解液室２５、及び第１排出管３２を含む流路を第１規定量の電解液が流れる時間だけポンプ８を稼働させることで、ステップＳ４の動作を実現する。
【００５０】
本実施形態の構成であっても、第１実施形態と同様の作用を得ることができる。さらに、本実施形態のように陰極室２６、第２供給管４１、第２排出管４２、及び第２タンク４を設けないことで、電解水生成装置１の構成を簡略化することができる。
【００５１】
（第３実施形態）  
第３実施形態について説明する。第１及び第２実施形態と同一又は類似する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略することがある。
【００５２】
図４は、第３実施形態に係る電解水生成装置１を概略的に示す図である。この電解水生成装置１は、第２実施形態と同じく第２タンク４、第２供給管４１、第２排出管４２、電磁弁７を備えない点、及び、電磁弁６に代えて第１供給管３１の途中に電磁弁９を備える点で、図１に示したものと相違する。電磁弁９はコントローラ５に接続され、コントローラ５の制御により第１供給管３１を閉塞する閉状態と、第１供給管３１を開放する開状態との間で切り替わる。第１供給管４１は、例えば水道管などの水圧が加えられた給水配管である給水源ＷＳに接続されている。なお、電磁弁９は、第１排出管３２に設けられても良い。
【００５３】
さらに、図４に示す電解ユニット２は、第２実施形態と同じく第２隔膜２４及び陰極室２６を備えない点、及び、給水源ＷＳから第１供給管３１を介して供給される水を電解液に変える収容室２７を備える点で、図１に示したものと相違する。
【００５４】
収容室２７は、固体の電解質、例えば固体塩を収容している。図４の例において、収容室２７は、筐体２０の内部に設けられている。例えば、収容室２７を筐体２０に対して開閉可能、着脱可能、或いは引出し可能な構造とすることで、固体塩を容易に充填することができる。
【００５５】
収容室２７及び電解液室２５は、フィルタ２８（メッシュ）によって仕切られている。フィルタ２８は、収容室２７の電解質が固体のまま電解液室２５に移動することを防ぐ一方で、液体の通過を許容する。このようなフィルタ２８としては、例えば、金属線などの線体を平面的或いは立体的に編み上げたものや、金属板などの板材に複数の小孔を開けたものなど、種々のタイプを利用できる。
【００５６】
筐体２０は、第１端部２０ａ側の壁部（底壁）に、第１供給管３１と収容室２７とを連通させる開口部２０ｃ（貫通孔）を有している。図４の例においては、この開口部２０ｃと第１供給管３１との間に逆止弁２９が設けられている。この逆止弁２９は、第１供給管３１から収容室２７に向かう方向に流れる液体を通過させるとともにこの逆方向に流れる液体を遮断する可動材２９ａを備えている。可動材２９ａとしては、例えばゴム製のダイヤフラムやボールを用いることができる。
【００５７】
電磁弁９が閉状態にあるとき、給水源ＷＳからの水は第１供給管３１を流れず、電解液室２５の電解液は排出されない。一方で、電磁弁９が開状態にあるとき、給水源ＷＳからの水が第１供給管３１及び逆止弁２９を介して収容室２７に流入する。収容室２７に流入した水には固体塩が溶解して電解液となり、この電解液がフィルタ２８を通過して電解液室２５に流入するとともに、電解液室２５の電解液が第１排出管３２に流出する。
【００５８】
逆止弁２９を設けたことにより、電解液室２５及び収容室２７から第１供給管３１への電解液の移動が防がれる。したがって、給水源ＷＳに電解液が到達し、給水源ＷＳに関わる配管などが腐食されることがない。さらには、第１供給管３１及び電磁弁９などに腐食対策を施す必要がなく、電解水生成装置１の製造コストを低減することができる。
【００５９】
本実施形態においても、第１供給管３１、電解液室２５、及び第１排出管３２は、電解液系統の非循環の流路を形成する。さらに、電磁弁９は、この流路に液体（水及び電解液）を流す送液装置として機能する。但し、電磁弁９に代えて、第１供給管３１又は第１排出管３２に設けられたポンプなどの他の送液装置を用いても良い。
【００６０】
第１実施形態と同じく、コントローラ５は、図２のフローチャートに示す電解動作を実行する。本実施形態において、コントローラ５は、第１規定量の電解液が電解液室２５に流入し、当該第１規定量の電解液が電解液室２５から排出される時間だけ電磁弁９を開状態とすることで、ステップＳ４の動作を実現する。
【００６１】
本実施形態の構成であっても、第１及び第２実施形態と同様の作用を得ることができる。さらに、本実施形態のように第１タンク３を設けないことで、電解水生成装置１の構成をさらに簡略化することができる。
【００６２】
陰極室２６に関する構成を除き上述した実施例と概ね同様の条件の電解水生成装置１においては、収容室２７に固体塩を例えば２０ｇ収容した場合に、約２００ｌの電解水（次亜塩素酸水）を生成することができる。一度の固体塩の充填でより多くの電解水を生成するためには、収容室２７の容量を大きくすれば良い。
【００６３】
（第４実施形態）  
第４実施形態について説明する。第１乃至第３実施形態と同一又は類似する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略することがある。
【００６４】
図５は、第４実施形態に係る電解水生成装置１を概略的に示す図である。この電解水生成装置１は、第３実施形態と同じく、第２タンク４、第２供給管４１、第２排出管４２、電磁弁７を備えない点、及び、電磁弁６に代えて第１供給管３１の途中に電磁弁９を備える点で、図１に示したものと相違する。第１タンク３には、電解液ではなく水が溜められている。さらに、この電解水生成装置１は、第１供給管３１の途中に収容室ユニット１００を備えている。第１供給管３１は、収容室ユニット１００の上流側（第１タンク３側）の上流部分３１ａと、収容室ユニット１００の下流側（電解液室２５側）の下流部分３１ｂとを含む。
【００６５】
収容室ユニット１００は、固体の電解質、例えば固体塩を収容する収容室１０１を内部に形成する筐体１０２を備えている。筐体１０２には、第１フィルタ１０３及び第２フィルタ１０４が設けられている。収容室１０１は、第１フィルタ１０３及び第１供給管３１の上流部分３１ａを介して第１タンク３と接続されるとともに、第２フィルタ１０４及び第１供給管３１の下流部分３１ｂを介して電解液室２５に接続されている。第１フィルタ１０３は、収容室１０１の電解質が固体のまま第１供給管３１の上流部分３１ａに移動することを防ぐ一方で、液体の通過を許容する。第２フィルタ１０４は、収容室１０１の電解質が固体のまま第１供給管３１の下流部分３１ｂに移動することを防ぐ一方で、液体の通過を許容する。このような第１フィルタ１０３及び第２フィルタ１０４としては、例えば、金属線などの線体を平面的或いは立体的に編み上げたものや、金属板などの板材に複数の小孔を開けたものなど、種々のタイプを利用できる。
【００６６】
図５の例においては、第１フィルタ１０３と第１供給管３１の上流部分３１ａとの間に逆止弁１０５が設けられている。この逆止弁１０５は、第１供給管３１の上流部分３１ａから収容室１０１に向かう方向に流れる液体を通過させるとともにこの逆方向に流れる液体を遮断する可動材１０５ａを備えている。可動材１０５ａとしては、例えばゴム製のダイヤフラムやボールを用いることができる。
【００６７】
第１供給管３１の上流部分３１ａ（及び逆止弁１０５）と筐体１０２は、例えば継手構造を介して着脱自在に連結されている。同じく、第１供給管３１の下流部分３１ｂと筐体１０２は、例えば継手構造を介して着脱自在に連結されている。
【００６８】
電磁弁９が閉状態にあるとき、第１タンク３からの水は第１供給管３１を流れず、電解液室２５の電解液は排出されない。一方で、電磁弁９が開状態にあるとき、水頭圧によって第１タンク３からの水が第１供給管３１の上流部分３１ａ、逆止弁１０５、及び第１フィルタ１０３を介して収容室１０１に流入する。収容室１０１に流入した水には固体塩が溶解して電解液となり、この電解液が第２フィルタ１０４及び第１供給管３１の下流部分３１ｂを通過して電解液室２５に流入するとともに、電解液室２５の電解液が第１排出管３２に流出する。
【００６９】
逆止弁１０５を設けたことにより、収容室１０１から第１供給管３１の上流部分３１ａへの電解液の移動が防がれる。したがって、第１タンク３、第１供給管３１の上流部分３１ａ、及び電磁弁９などに腐食対策を施す必要がなく、電解水生成装置１の製造コストを低減することができる。
【００７０】
本実施形態においても、第１供給管３１（上流部分３１ａ及び下流部分３１ｂ）、電解液室２５、及び第１排出管３２は、電解液系統の非循環の流路を形成する。さらに、電磁弁９は、この流路に液体（水及び電解液）を流す送液装置として機能する。但し、電磁弁９に代えて、第１供給管３１又は第１排出管３２に設けられたポンプなどの他の送液装置を用いても良い。
【００７１】
第１実施形態と同じく、コントローラ５は、図２のフローチャートに示す電解動作を実行する。本実施形態において、コントローラ５は、第１規定量の電解液が電解液室２５に流入し、当該第１規定量の電解液が電解液室２５から排出される時間だけ電磁弁９を開状態とすることで、ステップＳ４の動作を実現する。
【００７２】
本実施形態の構成であっても、第１乃至第３実施形態と同様の作用を得ることができる。さらに、電解ユニット２及び収容室ユニット１００を独立させたことにより、最適な容量の電解ユニット２及び収容室ユニット１００を適宜に組み合わせて電解水生成装置１を構成することができる。
【００７３】
また、第１タンク３の水を用いて電解液を生成するために、水道設備等の制約を受けることなく電解水生成装置１を設置することができる。
【００７４】
本発明のいくつか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されることが可能であり、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。
【００７５】
例えば、第１実施形態の構成において、第１タンク３に電解液ではなく水を溜め、電解ユニット２に対して第３実施形態にて開示した収容室２７を設けたり、第１供給管３１の途中に第４実施形態にて開示した収容室ユニット１００を設けたりしても良い。
【００７６】
また、第１実施形態の構成において、第２実施形態にて開示したポンプ８を用いた電解液系統の流路を形成しても良いし、第３実施形態にて開示した給水源ＷＳ及び電磁弁９を用いた電解液系統の流路を形成しても良い。その他、各実施形態にて開示した流路と電解ユニット２は適宜に組み合わせることができる。
【図１】
2016143165.tif 000003
【図２】
2016143165.tif 000004
【図３】
2016143165.tif 000005
【図４】
2016143165.tif 000006
【図５】
2016143165.tif 000007
【国際調査報告】
2016143165.tif 000008
2016143165.tif 000009
2016143165.tif 000010
2016143165.tif 000011