(57)【要約】【課題】  設定した有効塩素濃度、ｐＨ値の電解水を得ること。【解決手段】  陰イオンを選択的に透過させる隔膜および当該隔膜に隣接して設けられた通水性を有する導電性の電極板と、前記隔膜に面した開口を有する塩素イオンを含んだ電解質の水溶液が供給される塩水室と、前記電極板に面した開口を有する反応室とを有し、前記反応室の水圧を塩水室の水圧よりも高くすることにより前記隔膜と電極板との間に空間を形成するとともに、当該前記塩水室と反応室との圧力差の調整によって前記隔膜と電極板との間隔若しくは形成された空間の容積を変動させることにより、前記反応室から排出される電解水の有効塩素濃度を増減させることを特徴とする。【選択図】  図１
2007190548.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
塩素イオンを含んだ電解質の水溶液を電気分解して生成する電解水の有効塩素濃度調節方法であって、
陰イオンを選択的に透過させる隔膜および当該隔膜に隣接して設けられた通水性を有する導電性の電極板と、
前記隔膜に面した開口を有する塩素イオンを含んだ電解質の水溶液が供給される塩水室と、
前記電極板に面した開口を有する反応室とを有し、
前記反応室の水圧を塩水室の水圧よりも高くすることにより前記隔膜と電極板との間に空間を形成するとともに、
当該前記塩水室と反応室との圧力差の調整によって前記隔膜と電極板との間隔若しくは形成された空間の容積を変動させることにより、前記反応室から排出される電解水の有効塩素濃度を増減させることを特徴とする電解水の有効塩素濃度調節方法。
【請求項２】
塩素イオンを含んだ電解質の水溶液を電気分解して生成する電解水の有効塩素濃度調節方法であって、
陰イオンを選択的に透過させる隔膜および当該隔膜に隣接して設けられた通水性を有する導電性の電極板と、
前記隔膜に面した開口を有する塩素イオンを含んだ電解質の水溶液が供給される塩水室と、
前記電極板に面した開口を有する反応室と、
前記塩水室内に支持された通水性を有するスペーサとを有し、
当該スペーサには、前記塩水室の開口に面して先端が同一平面上に配置されるように設けられた複数の凸部を設け、
前記反応室の水圧を塩水室の水圧よりも高くすることにより前記隔膜をスペーサ表面の前記凸部に当接させるとともに、当該凸部と当接しない部位の隔膜と電極板との間に空間を形成し、
前記凸部の先端位置と電極板との距離の変更若しくは調整によって、前記隔膜と電極板との間隔若しくは形成された空間の容積を変動させ、前記塩水室から排出される電解水の有効塩素濃度を増減させることを特徴とする電解水の有効塩素濃度調節方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載の電解水の有効塩素濃度調節方法を用いたことを特徴とする電解水生成装置。
【請求項４】
塩素イオンを含んだ電解質の水溶液を電気分解して生成する電解水のｐＨ調節方法であって、
陰イオンを選択的に透過させる隔膜および当該隔膜に隣接して設けられた通水性を有する導電性の電極板と、
前記隔膜に面した開口を有する塩素イオンを含んだ電解質の水溶液が供給される塩水室と、
前記電極板に面した開口を有する反応室とを有し、
前記反応室の水圧を塩水室の水圧よりも高くすることにより前記隔膜と電極板との間に空間を形成するとともに、
当該前記塩水室と反応室との圧力差の調整によって前記隔膜と電極板との間隔若しくは形成された空間の容積を変動させることにより、前記反応室から排出される電解水のｐＨを増減させることを特徴とする電解水のｐＨ調節方法。
【請求項５】
塩素イオンを含んだ電解質の水溶液を電気分解して生成する電解水のｐＨ調節方法であって、
陰イオンを選択的に透過させる隔膜および当該隔膜に隣接して設けられた通水性を有する導電性の電極板と、
前記隔膜に面した開口を有する塩素イオンを含んだ電解質の水溶液が供給される塩水室と、
前記電極板に面した開口を有する反応室と、
前記塩水室内に支持された通水性を有するスペーサとを有し、
当該スペーサには、前記塩水室の開口に面して先端が同一平面上に配置されるように設けられた複数の凸部を設け、
前記反応室の水圧を塩水室の水圧よりも高くすることにより前記隔膜をスペーサ表面の前記凸部に当接させるとともに、当該凸部と当接しない部位の隔膜と電極板との間に空間を形成し、
前記凸部の先端位置と電極板との距離の変更若しくは調整によって、前記隔膜と電極板との間隔若しくは形成された空間の容積を変動させ、前記塩水室から排出される電解水のｐＨを増減させることを特徴とする電解水のｐＨ調節方法。
【請求項６】
請求項４又は５記載の電解水のｐＨ調節方法を用いたことを特徴とする電解水生成装置。
【請求項７】
塩素イオンを含んだ電解質の水溶液が供給される塩水室と当該塩水室の両側に設けられた２つの反応室を有する電解槽であって、
前記塩水室は、イオン透過膜と当該イオン透過膜に隣接して設けられた通水性を有する導電性の電極板を介して前記両反応室と接続されており、
前記塩水室内には、前記イオン透過膜の表面に先端がほぼ均等に当接する複数の凸部を形成したスペーサが設けられており、
前記塩水室よりも反応室の水圧を高くすることにより、前記イオン透過膜が前記凸部を有するスペーサ表面に押しつけられ、
前記凸部と接触している付近においては前記イオン透過膜と電極板との距離が最小であって、前記凸部が設けられていない部位ではイオン透過膜の水圧による膨らみによって離間するように構成されていることを特徴とする電解水生成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電解質を溶解した水溶液を電気分解して生成する電解水の有効塩素濃度調節方法、電解水のｐＨ調節方法および電解水の生成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
塩素イオンを含んだ電解質の水溶液を電気分解し、それによって得られる電解水と称する酸性水とアルカリ性水を生成する方法やその利用用途は既に知られている。
一般に酸性水は除菌効果が認められ、ＭＲＳＡ、大腸菌、O-157大腸菌などの広範囲病
原細菌や食中毒菌の殺菌や除菌に高い効果があることが知られていて、手指の消毒、病室・手術室の消毒（感染症対策）、厨房での食品・食器の殺菌（食中毒予防）、医療機器の消毒、治療への応用等、医療・食品分野での使用を始め、農業分野で種子殺菌に利用されるなどのことが近年報告されている。
また、アルカリ性水は洗浄効果を持つことから厨房内利用；食器・調理・食材・手指の洗浄、床面・壁面・配膳車の洗浄、院内清掃や治療現場での血液などのよごれの清掃、リネンなどの洗浄に用いられることが近年報告されている。
さらに農業分野においては塩化カリウム(KCl)を電気分解した際に副生するアルカリ性
水にはカリウムイオン(K+)が含まれるので植物の成長促進作用があることも近年知られてきている。
特に利用価値を鋭意研究した研究者などの努力の結果により、平成１４年６月に食品衛生法施行規則により食品、添加物などの規格基準に電解水である次亜塩素酸水（強酸性次亜塩素酸水と微酸性次亜塩素酸水）が加えられたことからその利用価値が注目され今日に至っている。
【０００３】
従来、図１１に示すように、ケーシングの内部に離間して設けた一対の隔膜の間に塩水室を形成し同塩水室（中間室）の両側に陽極室と陰極室を分離形成して、これら陽極室と陰極室内に陽極と陰極をそれぞれ配設した電解槽を有した電解水生成装置が知られている（特許文献１）。
当該装置は、左右の陽極室と陰極室に対して水道水を供給し、中央の塩水室に供給した食塩水を電気分解し、陽極室において酸性水を生成し、陰極室においてアルカリ性水を生成するものである。また、当該装置は、左右の陽極室と陰極室の内圧よりも中央の塩水室に作用する水圧が高く設定されたものである。これは、塩水室と各極室の間に設けられている電極に対して、水圧によって隔膜の全面を押しつけるためである。これにより、電極より極めて剛性の低い隔膜の破損を防止することが、板状の剛体である電極で支えることにより達成することが可能になることを開示したものである。
一方、食品衛生法施行規則には、電気分解を利用した次亜塩素酸水（塩酸又は食塩水を電気分解することにより得られる次亜塩素酸を主成分とする水溶液）に関する規定がある。当該規定によると、「強酸性電解水」は、有効塩素を２０〜６０mg/kgの濃度（有効塩
素濃度）を含み、ｐＨが２．７以下であると規定されている。有効塩素(available chlorine)は、水や薬品に含有されている塩素であって、酸化、漂白、殺菌などに有効に利用される塩素を言う。塩水を電気分解した際に生成される酸性電解水には遊離型塩素である次亜塩素酸(HClO)、塩素(Cl2)が含まれる。
なお、有効塩素濃度の測定方法としては、食品、添加物等の規格基準（昭和34年厚生省告示第370号）で規定されている。また、ｐＨはJIS Z 8802:1984で規定されたガラス電極を用いた測定方法が一般的である。
しかし、発明者らの種々の実験の結果では、上記特許文献１に記載された方式は、有効塩素濃度は上記規定を満たすことができるもののｐＨ値が下がらず、前記規定を満たすこ
とが出来なかった。さらに、食品衛生法施行規則では次亜塩素酸水の有効塩素濃度とｐＨの相違などによって「強酸性次亜塩素酸水」（ｐＨ２．７以下）、「微酸性次亜塩素酸水」（ｐＨ５．０〜６．５）等に規格が分かれており、各規格に適合する電解水を効率良く安定して生成する装置が必要であった。
【特許文献１】特許第３５００１７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本願発明は、求められる有効塩素濃度やｐＨ値を備えた電解水を提供するための方法および当該電解水を提供することができる装置の提供を課題とするものである。
また、食品衛生法施行規則で規定されているような有効塩素を２０〜６０mg/kgを含み
、かつｐＨ２．７以下の「強酸性電解水」を安定的に提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本願請求項１記載の発明は下記の構成を備えたものである。すなわち、
塩素イオンを含んだ電解質の水溶液を電気分解して生成する電解水の有効塩素濃度調節方法であって、
陰イオンを選択的に透過させる隔膜および当該隔膜に隣接して設けられた通水性を有する導電性の電極板と、
前記隔膜に面した開口を有する塩素イオンを含んだ電解質の水溶液が供給される塩水室と、
前記電極板に面した開口を有する反応室とを有し、
前記反応室の水圧を塩水室の水圧よりも高くすることにより前記隔膜と電極板との間に空間を形成するとともに、
当該前記塩水室と反応室との圧力差の調整によって前記隔膜と電極板との間隔若しくは形成された空間の容積を変動させることにより、前記反応室から排出される電解水の有効塩素濃度を増減させることを特徴とする電解水の有効塩素濃度調節方法。
【０００６】
本願請求項２記載の発明は下記の構成を備えたものである。すなわち、
塩素イオンを含んだ電解質の水溶液を電気分解して生成する電解水の有効塩素濃度調節方法であって、
陰イオンを選択的に透過させる隔膜および当該隔膜に隣接して設けられた通水性を有する導電性の電極板と、
前記隔膜に面した開口を有する塩素イオンを含んだ電解質の水溶液が供給される塩水室と、
前記電極板に面した開口を有する反応室と、
前記塩水室内に支持された通水性を有するスペーサとを有し、
当該スペーサには、前記塩水室の開口に面して先端が同一平面上に配置されるように設けられた複数の凸部を設け、
前記反応室の水圧を塩水室の水圧よりも高くすることにより前記隔膜をスペーサ表面の前記凸部に当接させるとともに、当該凸部と当接しない部位の隔膜と電極板との間に空間を形成し、
前記凸部の先端位置と電極板との距離の変更若しくは調整によって、前記隔膜と電極板との間隔若しくは形成された空間の容積を変動させ、前記塩水室から排出される電解水の有効塩素濃度を増減させることを特徴とする電解水の有効塩素濃度調節方法。
【０００７】
本願請求項３記載の発明は下記の構成を備えたものである。すなわち、
請求項１又は２記載の電解水の有効塩素濃度調節方法を用いたことを特徴とする電解水生成装置。
【０００８】
本願請求項４記載の発明は下記の構成を備えたものである。すなわち、
塩素イオンを含んだ電解質の水溶液を電気分解して生成する電解水のｐＨ調節方法であって、
陰イオンを選択的に透過させる隔膜および当該隔膜に隣接して設けられた通水性を有する導電性の電極板と、
前記隔膜に面した開口を有する塩素イオンを含んだ電解質の水溶液が供給される塩水室と、
前記電極板に面した開口を有する反応室とを有し、
前記反応室の水圧を塩水室の水圧よりも高くすることにより前記隔膜と電極板との間に空間を形成するとともに、
当該前記塩水室と反応室との圧力差の調整によって前記隔膜と電極板との間隔若しくは形成された空間の容積を変動させることにより、前記反応室から排出される電解水のｐＨを増減させることを特徴とする電解水のｐＨ調節方法。
【０００９】
本願請求項５記載の発明は下記の構成を備えたものである。すなわち、
塩素イオンを含んだ電解質の水溶液を電気分解して生成する電解水のｐＨ調節方法であって、
陰イオンを選択的に透過させる隔膜および当該隔膜に隣接して設けられた通水性を有する導電性の電極板と、
前記隔膜に面した開口を有する塩素イオンを含んだ電解質の水溶液が供給される塩水室と、
前記電極板に面した開口を有する反応室と、
前記塩水室内に支持された通水性を有するスペーサとを有し、
当該スペーサには、前記塩水室の開口に面して先端が同一平面上に配置されるように設けられた複数の凸部を設け、
前記反応室の水圧を塩水室の水圧よりも高くすることにより前記隔膜をスペーサ表面の前記凸部に当接させるとともに、当該凸部と当接しない部位の隔膜と電極板との間に空間を形成し、
前記凸部の先端位置と電極板との距離の変更若しくは調整によって、前記隔膜と電極板との間隔若しくは形成された空間の容積を変動させ、前記塩水室から排出される電解水のｐＨを増減させることを特徴とする電解水のｐＨ調節方法。
【００１０】
本願請求項６記載の発明は下記の構成を備えたものである。すなわち、
請求項４又は５記載の電解水のｐＨ調節方法を用いたことを特徴とする電解水生成装置。
【００１１】
本願請求項７記載の発明は下記の構成を備えたものである。すなわち、
塩素イオンを含んだ電解質の水溶液が供給される塩水室と当該塩水室の両側に設けられた２つの反応室を有する電解槽であって、
前記塩水室は、イオン透過膜と当該イオン透過膜に隣接して設けられた通水性を有する導電性の電極板を介して前記両反応室と接続されており、
前記塩水室内には、前記イオン透過膜の表面に先端がほぼ均等に当接する複数の凸部を形成したスペーサが設けられており、
前記塩水室よりも反応室の水圧を高くすることにより、前記イオン透過膜が前記凸部を有するスペーサ表面に押しつけられ、
前記凸部と接触している付近においては前記イオン透過膜と電極板との距離が最小であって、前記凸部が設けられていない部位ではイオン透過膜の水圧による膨らみによって離間するように構成されていることを特徴とする電解水生成装置。
【発明の効果】
【００１２】
本願発明は、第１に、有効塩素濃度とｐＨ値を要求される規格や使用目的等に応じて適宜設定して生成することができるという効果を有する。
また、本願発明は、第２に、有効塩素を２０〜６０mg/kg含み、かつｐＨ２．７以下の
「強酸性電解水」を生成することができるという効果を有する。
また、本願発明は、第３に、隔膜の劣化により隔膜にピンホール状の細孔が開いても、中間室の塩水が「強酸性電解水」を生成する酸性室に流入しないという効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本願発明を実施するための最良の形態を図を用いて説明する。図１は、本願発明に係る電解水生成装置の概要を説明するための説明図である。図２は、電解槽の分解斜視図である。図３は、電解槽の外観斜視図である。図４は、電解槽の分解断面図である。
図５は、電解槽の断面図である。図６は、スペーサの斜視図である。図７は、動作状態を表す電解槽の説明図である。
【００１４】
電解水生成装置（以下「装置」という）１は、主に電解槽２と当該電解槽２に接続された塩水タンク６と、各種配管および電気的な制御を行う図示しない制御手段とから構成されている。電解槽２は、３室に分かれており、中央に塩水室となる中間室３を有し、図面上では左側に酸性水反応室（酸性室）４を有し、右側にアルカリ性水反応室（アルカリ室）５を有している。なお、本願明細書において塩水室とは、食塩水のみに限らず電解質を溶解した水溶液が供給される室をいう。
また、詳細には後述するように、中間室３と酸性室４および中間室３とアルカリ室５は、それぞれ陰イオン交換膜７と陽イオン交換膜８を介して隣り合うように配置されている。陰イオン交換膜とは陰イオンを選択的に透過させ、陽イオン交換膜は陽イオンを選択的に透過させる性質を有する隔膜のことである。例えば、NaClを電解質に用いた場合、イオン交換膜の働きによってナトリウムイオン（Na+）が酸性室へ、塩素イオン（Cl-）がアルカリ室へ移動するのを抑制するため、結果として酸性室においてNaClを含まない電解水（すなわち、Na+を含まない電解水）が生成される。
【００１５】
また、酸性室４内には、平面状の電極板である陽極板９が陰イオン交換膜７と近接して配置され、アルカリ室５内には、平面状の電極板である陰極板１０が陽イオン交換膜８に近接して配置されている。
当該構成を有する装置１は、各電極板９、１０に直流電流を供給し、酸性室４とアルカリ室５には軟水処理した原水を供給しつつ、中央の中間室３に飽和食塩水を循環供給することにより、酸性室４からは次亜塩素酸を含む酸性水が取得され、アルカリ室５からはアルカリ性水が得られるようになっているものである。
本発明のように３室に分かれた電解槽を用いる事で上述のように食塩をほとんど含まない電解水（有効塩素を含む酸性水）を生成することができる。
当該装置で生成した酸性水は未電解の電解質を含む2室型電解槽で生成した酸性水に比
べ腐食性が少ない。
なお、本発明では塩水タンク６に入れる電解質として塩化ナトリウム(NaCl)を使用する場合を中心に説明しているが、農業分野では電解質として塩化カリウム(KCl)が用いられ
、他にも使用可能な塩素イオンを含む電解質として塩化アンモニウム[NH4Cl]、塩酸[HCl]などが用いられる。
【００１６】
ここで直流電流を供給する電源（図示せず）としては、定電流電源であることが最も望ましい。中間室３に供給される塩水の濃度が変化すると電気的な抵抗が変化することにより電流が流れにくくなり結果として有効塩素の発生量が低下してしまう。従って、電源には、電解電流を一定にし有効塩素の発生量が一定になるように自動的に電圧を調整する制御を行うことが本発明では重要である。
【００１７】
以下、本願発明に係る電解水生成装置の詳細について説明する。
電解槽２について説明する。図２は、電解槽２の分解斜視図、図３は、組み立てた状態の電解槽２の外観斜視図、図４は、電解槽２の分解断面図を表している。
電解槽２は、長方形状の厚板に表裏貫通した矩形状の開口１１を形成した中央ハウジング１２と、当該中央ハウジング１２左右の両側面をほぼ覆う２枚の側板１３、１４を有している。
開口１１は、表裏貫通した穴として形成されており、当該穴の中に中間室３となる空間が形成されるようになっている。中央ハウジング１２および側板１３，１４の最適な材質としては、ポリプロピレン（ＰＰ）が用いられる。その他にポリフェニルサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエチレン（ＰＥ）および塩化ビニル（ＰＶＣ）などが使用可能である。
中央ハウジング１２の両側面には、開口１１の開口縁に沿って、一定の幅および側面から一定の深さの段部１５、１６が設けられている。
【００１８】
当該段部１５、１６の形成によって、開口１１の内周部には、中央ハウジング１２よりも肉厚が薄く中央側に向かって突出したフランジ状の凸縁１７が形成されている。
当該フランジ状の凸縁１７の表裏（段部１５、１６）には、陽極板９と隔膜（陰イオン交換膜）７とで構成される隔壁部材１９と、陰極板１０と隔膜（陽イオン交換膜）８とで構成される隔壁部材２２が装着されるようになっている。
各隔壁部材１９、２２の外周縁には、それぞれ弾性シール部材２３、２４が設けられている。弾性シール部材２３、２４は、中央ハウジング１２の側面に取り付けられる側板１３、１４と開口１１内の凸縁１７とに挟まれて隔壁部材１９および隔壁部材２２を固定するとともにパッキンとして作用するものである。
【００１９】
前記中央ハウジング１２に設けた開口１１は、中央ハウジング１２の外形形状と同様に長方形状に形成されている。
当該開口１１の内部には前述した凸縁１７が形成されており、当該凸縁１７と凸縁１７の表裏に装着された隔壁部材１９と隔壁部材２２によって中間室３が形成されるようになっている。
また、当該中間室３には、中央ハウジング１２の外周２カ所に設けられた接続部２５、２６を介して塩水（食塩水その他の電解質を溶解した水）が循環供給されるようになっている。図３に示した例では、接続部２５を介して塩水を供給し、中間室３内を下側から上側に向かって塩水が通過し、接続部２６を介して反応後の塩水を塩水タンク６に回収するようになっている。
【００２０】
また、中間室３には、当該中間室３の内側形状とほぼ同形の外形寸法を有するスペーサ２８が収容されるようになっている。図６はスペーサ２８の斜視図を表している。スペーサ２８は、合成樹脂により一体成形された格子状の内部構造を有するものであり、２つの板状の分割体２９、３１を連結させて構成したものである。スペーサ２８は、各分割体２９、３１の裏面同士を当接させて結合させた状態で、中間室３内にがたつきが少なく収まるように寸法精度良く形成されている。
スペーサ２８の両面には、塩水の流れ方向に沿って設けられた複数本の凸条（凸部）３３が、隔壁部材側に突出した状態でほぼ等間隔で設けられている。本実施の形態では、凸条３３は約５．５mm間隔で設けられており、各凸条３３の頂部の高さは等しくなるように形成されている。また、凸条３３の幅は１．５mmであり、先端中央に０．５mm程度の幅の平坦部を有するとともに、当該平坦部の両側は半径０．５mmの曲面となっている。すなわち、凸条３３は、断面が半円に近似した形状となるように形成されている。
また、当該凸条３３は、凸条３３と直交して格子を形成する連結部３０と一体的に成形されている。連結部３０の表面は長方形状の平坦面であって、かつ当該平坦面は、前記凸条３３先端の高さより約０．５mm程低くなるように設けられている。
【００２１】
スペーサ２８の外周部の形状は、開口１１内の凸縁１７によって形成された中間室３の内側空間とほぼ同形状に形成されており、凸縁１７に設けられた爪状の係合部４０と係合することで固定されるようになっている。また、スペーサ２８は、中間室３内をほぼ埋め尽くすように設けられているが、内部には塩水を通過させるための空間が設けられている。
前記スペーサ２８は、中央ハウジング１２に対して陽極側から入れられ、凸縁１７内周面の四方から中央に向かって突出した４カ所の係合部４０と係合し、当該当接位置から両反応室側へ移動しないように規制されている。スペーサ２８の４辺の外周部中央には前記係合部４０と係合する凹部４１が両面に設けられている。
前記係合部４０とスペーサ２８の凹部４１は、寸法精度良く形成されており、係合部４０と凹部４１が係合した位置で、スペーサ２８の前記凸条３３の頂部が、開口面１１の外周両面に約４mmの深さで設けた前記段部１５の高さ（凸縁１７によって形成された開口面の高さ）と面一になるように設定されている。当該構造は、陽極板９、陰イオン交換膜７、凸条３３との位置関係を正確に保ち、各部材の位置関係によって要求されるｐＨと次亜塩素酸の有効塩素濃度をコントロールする上で重要な要素となっている。
【００２２】
中央ハウジング１２の開口１１周縁に形成した段部１５には、陽極板９と陰イオン交換膜７とで構成される隔壁部材１９が装着されるようになっている。当該隔壁部材１９の外周囲には、シール用のパッキンを兼ねる弾性シール部材２３が設けられており、当該弾性シール部材２３が段部１５と中央ハウジング１２に取り付けられる側板１３によって水密的に狭持されている。
側板１３の内面（中央ハウジング１２側）には、中央ハウジング１２の凸縁１７によって形成される開口と同様の開口形状を有する所定深さの凹部が形成されている。当該凹部の開口は、隔壁部材１９によって塞がれ、酸性室４としての空間が形成されるようになっている。
当該酸性室４には、接続部４２を介して水（通常の水道水若しくは軟水化した水）を供給し、接続部４３を介して、次亜塩素酸を含む酸性水を取得するようになっている。
【００２３】
同様に、中央ハウジング１２の開口１１周縁に形成した段部１６には、陰極板１０と陽イオン交換膜８とで構成される隔壁部材２２が装着されるようになっている。隔壁部材２２の外周囲には、シール用のパッキンを兼ねる弾性シール部材２４が設けられており、当該弾性シール部材２４が段部１６と中央ハウジング１２に取り付けられる側板１４によって水密的に狭持されている。
側板１４の内面（中央ハウジング１２側）には、中央ハウジング１２の凸縁１７によって形成される開口と同様の開口形状を有する所定深さの凹部が形成されている。当該凹部の開口は、隔壁部材２２によって塞がれ、アルカリ室５としての空間が形成されるようになっている。
当該アルカリ室５には、接続部４４を解して水（通常の水道水若しくは軟水化した水）を供給し、接続部４５を介してアルカリ性水が排出されるようになっている。
【００２４】
前述のように隔壁部材１９は、陽極板９と隔膜（陰イオン交換膜）７とで構成されている。陽極板９は、軟水化した水の通過および陰イオンの通過を可能とした小孔を穿設したチタン等の腐食に強い金属板４６の表面に耐酸性機能と触媒機能をもつ皮膜４７（酸化イリジウムや白金など）をコーティングした通水性を有する板状体として構成されたものである。当該陽極板９には、電極端子２０を介して直流電流が供給される。電極端子２０は、中央ハウジング１２と側板１３との間から外部に露出するように２個設けられている。電極端子２０を２個設ける理由は、一方の電極端子が腐食などしても他方の端子で電流の供給ができるなどの効果を狙ったためである。
また、中間室（塩水室）３に面した陽極板９の電極面には、当該電極面と近接して陰イ
オン交換膜７が配置されている。当該陰イオン交換膜７には、前述したものが使用される。当該陰イオン交換膜７は、酸性室４と中間室３との水圧差によって破れない強度と、当該水圧差によってある程度変形する柔軟性を備えた膜である。
【００２５】
また、隔壁部材２２は、陰極板１０と隔膜（陽イオン交換膜）８とで構成されている。陰極板１０は、軟水化した水の通過および陽イオンの通過を可能とした陽極板と同じ目的の多数の小孔を穿設したチタン等の腐食に強い金属板４８の両面に保護皮膜４９（白金など）をコーティングした通水性を有した板状体として構成されたものである。当該陰極板１０には、電極端子２１を介して直流電流が供給される。電極端子２１は、中央ハウジング１２と側板１４との間から外部に露出するように２個設けられている。
また、中間室３に面した陰極板１０の電極面には、当該電極面と近接して陽イオン交換膜８が配置されている。当該陽イオン交換膜８には、前述したものが使用される。当該陽イオン交換膜８は、アルカリ室５と中間室３との水圧差によって破れない強度と、当該水圧差によってある程度変形する柔軟性を備えた膜である。
【００２６】
図５は、前述した各部材を組み立てた電解槽２の断面図である。図５は、電解槽２を横にして、使用状態における下側を紙面表面側として見た場合の断面図であり、実際の使用時には図３に示す姿勢で装置１の筐体内に固定される。すなわち、中間室３に供給される塩水、酸性室４およびアルカリ室５に流入する水は、実際の使用時には下から供給され上から排出されるようになっており、図５に示す断面図においては手前側から供給され奥側へ向かって流れるようになっている。
図１に示したように、電解槽２には、循環ポンプ６０によって装置１と一体若しくは別体として設けられた塩水タンク６から電解質の水溶液として飽和食塩水が供給され、電解槽２内を通過した処理後の水が再び塩水タンク６内に戻るようになっている。塩水タンク６はオーバーフロータンクになっており、電解槽２に対して一定した高さの水面を有することで、循環ポンプ６０に対して常に一定の水圧がかけられるようになっている。
また、当該塩水タンク６内の水面の高さと、循環ポンプ６０の定常運転によって中間室３内の水圧は常に一定となるようになっている。なお、当該中間室３の内圧は、要求される電解水の仕様によって、オーバーフロータンク内の塩水面の位置、循環ポンプ６０の回転数の調整、流量調整弁等によって適宜変更されるものである。塩水タンク６内には、常に未溶解の食塩が存在する状態で水が循環しているため、供給される水はほぼ飽和食塩水となっている。
【００２７】
電解槽２の酸性室４およびアルカリ室５には、水道水若しくは軟水化された水が供給されるようになっている。軟水化された水、即ち軟水は、スケールの原因となるマグネシウムやカルシウム成分などが少ないので、電解槽内及び配管内でスケールの発生が少ない。酸性室４およびアルカリ室５の深さ（電極面から内壁面までの距離）は約４mm程度の狭い間隙を成すように形成されている。すなわち、電気分解が行われる電極面全体に、供給した水が効率よく接するように狭い間隙内を通過させるようになっている。
また、前記電極面との間に形成した狭い間隙の上端部および下端部付近（水の供給部付近および水の排出部付近）には、比較的大きな空間５０、５０が形成されている。当該空間５０、５０は、電極面と接する水がほぼ等しい流速を得るために、槽内へ流入した水の勢いや水圧の偏りを緩衝する緩衝室となっている。
【００２８】
次に、本実施の形態における装置１の電解槽２の作用について説明する。図７は、運転時の電解槽２の状態を表している。なお、同図は説明のために図式的に示したものであるから、細部において他の図と相違する部分を有しているものである。
図７は、スペーサ２８を内部中央に固定した中間室３と、当該中間室３に対して陰イオン交換膜７と陽極板９を介して隣接させて配置した酸性室４と、当該中間室３と陽イオン交換膜８および陰極板１０を介して隣接させて配置したアルカリ室５を設けた状態を表し
ている。他の構成については、図１に示した通りであり、配管、制御手段その他の説明については省略する。
中間室３には、下方から上方へ向かって一例として食塩水が供給され、当該食塩水はスペーサ２８内部およびスペーサ２８の表面と両イオン交換膜７、８との隙間部分を通過するようになっている。また、酸性室４とアルカリ室５には、一つの給水経路から分配した、処理前の水（例えば水道水）が、各反応室内を下方から上方へ向かって流れるように供給される。なお、絞り等の流量制御手段（図示せず）の調節によってアルカリ室５への水の供給流量を制限してもよく、本実施の形態では、流量を制限することによりアルカリ室５内の圧力を酸性室４内の圧力と比較して低く設定している。
【００２９】
そして、本実施の形態における装置１では、中間室３内の水圧よりも酸性室４およびアルカリ室５内の水圧が高く設定されているために、当該水圧差によってイオン交換膜７、８が中間室３側に押されるようになっている。そして、水圧差によって中間室３側に向かって撓むイオン交換膜７、８をスペーサ２８の表面部によって支えるようになっている。
【００３０】
中間室３の水圧に対して、酸性室４およびアルカリ室５の水圧は相対的に高く設定されていればいいので、前述のように中間室３への接続部２５に絞りを設けて流量を制限しその結果で中間室３の水圧を他の２室より相対的に低くする方法であってもよい。
また、逆に中間室以外の２室の水圧を中間室３より相対的に高くする方法としては、接続部４３、４５に絞り機能を付加する方法や電解水生成装置からの電解水流出口に最も近い部分に絞り弁や圧力調整弁を設ける方法がある。供給される水圧変動や装置の設置状況などによる水圧変動やその対処の水圧調整の観点から、電解水流出口に最も近い部分に絞り弁や圧力調整弁を設ける方法が好ましい。
これら圧力調整弁は、電解水の使用量（流量）に応じて適宜最適な設定が行われるものである。
【００３１】
なお、塩水室である中間室以外の２室の水圧を当該中間室３より相対的に高くする方法としては、前述のように可変式の圧力調整弁を設ける場合に限らない。すなわち、水圧差を固定的に設定したいくつかの装置をシリーズ的に設け、用途に応じて当該複数の装置の中から一の装置を選択可能にした態様でも構わず、一装置内において可変的にするものの他、機種の名称やシリーズ名に関わりなく水圧差の異なる複数機種を用意することも本願発明の技術的範囲に含むものである。また、部品交換により同様の作用効果を有するものも本願発明の技術的範囲に含むものである。
【００３２】
スペーサ２８の表面は、上下方向に向かって設けられた複数の凸条３３と、当該凸条３３と直交するように設けられた連結部３０によって格子状となっており、当該格子状の表面がイオン交換膜７、８の表面全体に対してほぼ均一に当接するようになっている。
また、格子状に設けられた凸条３３および当該凸条３３よりも僅かに低い位置に設けられた連結部３０は、当該接触部分における陰イオン交換膜７と陽極板９および、陽イオン交換膜８と陰極板１０との間隔を所定の間隔に保つ機能、すなわち、所望する物性を有する電解水を生成する機能を有している。
すなわち、水道水などを通水したときに発生する水圧変動が発生したり、酸性水やアルカリ性水の吐出口が電解槽より高く設置されることによる水圧差が変動しても、電極とイオン交換膜との距離は凸条３３の先端部においては常に略一定である。
【００３３】
一方、凸条３３および連結部３０の無い部分は升目状に形成された孔と同様であるから、水圧で押されたイオン交換膜は、当該部分に対して張り出すように膨らむことになる。図７に示した波状の部分は当該孔部分に張り出したイオン交換膜８の状態を模式的に表したものである。
そして、イオン交換膜８、９は僅かではあるが弾性変形（伸縮）するので、中間室３と
の水圧差に応じてその変形量が異なり、当該変形部分の電極とイオン交換膜との距離、電極とイオン交換膜との間に形成される空間の大きさが変動するようになっている。
【００３４】
ここで、前記水圧の差が、生成される電解水（次亜塩素酸水）に対してどのような影響を与えるかを説明する。図８は、水圧差が変動した場合のｐＨ値と有効塩素濃度の関係を表したグラフである。同グラフは、横軸が酸性室の圧力から中間室の圧力を引いた値である水圧差（差圧：ｋＰａ）となっている。
左縦軸はｐＨ値である。食品衛生法に定められた強酸性の次亜塩素酸水の条件では、ｐＨ値は２．７以下となっている。また、右縦軸が有効塩素濃度（mg/kg）を表しており、
食品衛生法に定められた条件では２０〜６０mg/kgとなっている。
すなわち、同グラフから解るように、水圧差を高くすることによってｐＨ値は低く（酸性傾向が強く）なるものの、有効塩素濃度は減少することが解る。また、水圧差を低くすることによって有効塩素濃度は増加するものの、ｐＨ値が高く（酸性傾向が弱く）なることが解る。
【００３５】
また、前記圧力差によらず、陰イオン交換膜７と陽極板９との距離を変動させた場合の実験結果について説明する。
第９図ａは、陰イオン交換膜７と陽極板９との間に１mm厚の非導電性のネットを挟んだ状態を表している。第１０図ａに示した表は、当該第９図ａに対応し、前記ネットを陰イオン交換膜７と陽極板９との間に挟む前と挟んだ時のデータを表している。当該表によると、ネットを挟んだ場合にはｐＨ値は低くなるものの、有効塩素濃度が減少することが解る。これは、前記水圧差を高くした場合の現象と一致している。
【００３６】
第９図ｂは、陰イオン交換膜７とスペーサ２８との間に１mm厚のネットを挟んだ状態を表している。すなわち、陰イオン交換膜７を陽極板９に押しつけた状態である。
第１０図ｂに示した表は、当該第９図ｂに対応したデータである。当該表によると、陰イオン交換膜７と陽極板９が近接した状態では、有効塩素濃度は増加するものの、ｐＨ値が高くなることが解る。これは、前記水圧差を低くした場合の現象と一致している。
【００３７】
第９図ｃは、陰イオン交換膜７とスペーサ２８との間、および陽イオン交換膜８とスペーサ２８との間の双方に１mm厚のネットを挟んだ状態を表している。第１０図ｃに示した表は、当該第９図ｃに対応したデータである。当該実験結果から、膜を電極に押さえつけることによって、抵抗となっていた膜と電極間を流れる電解質が少ない水がなくなって電圧が低下し、消費電力が少なくなることが解る。
本実施の形態における装置は、電極間に流れる電流量を一定に保つ制御を行うものであるので、電圧の上昇は消費電力の上昇と比例する。
【００３８】
上記のように、イオン交換膜と電極板の距離によって、有効塩素濃度とｐＨ値が変動することが解る。当該イオン交換膜と電極板の距離の設定は、スペーサ２８凸部の先端位置と電極板との距離の変更若しくは調整することによって可能となる。具体的には、スペーサ２８の厚みを構造的に変更したり、取り付け位置を変更したり、２個一対で構成されているスペーサ２８の間に間隔調整用の板を挟む等して行うことができる。当該具体的手段には種々のものがあり、結果としてイオン交換膜と電極板の距離が可変的となっているならば何れも本願発明の技術的範囲に属するものである。
なお、イオン交換膜と電極板の距離の設定方法としては、前述のようにスペーサ２８の厚みや取り付け位置の調整に限らない。要求される仕様に応じて実験で行ったように、イオン交換膜と電極板との間にネット等の中間物を挟んでも構わないものである。
また、一つの装置内においてイオン交換膜と電極板の距離が任意に設定可能になっているものの他、イオン交換膜と電極板の距離を幾通りかに設定したいくつかの装置をシリーズ的に設け、用途に応じて当該複数の装置の中から一の装置を選択可能にした態様でも構
わない。また、電極板と隔膜間の距離を幾通りかに設定した交換用の隔膜体を備え、用途に応じて当該複数の隔膜体の中から一の隔膜体を選択可能にした態様でも構わない。いずれの場合であっても、本願発明の技術的範囲に含まれるものである。
【００３９】
さらに、本願発明が有する他の作用の説明を、別途行った実験内容の説明とともに行う。当該実験は、イオン交換膜の劣化等により穴が開いた場合を想定し、中間室３内の食塩水が酸性室３内に侵入し、生成された次亜塩素酸水に混入する状況を検証したものである。
図９ｄは、中央の中間室３の水圧を酸性室３およびアルカリ室４よりも高くした状態で次亜塩素酸水を生成する状態を表している。図９ｄは、イオン交換膜に穴が空いていない状態であり、これに対応するデータが図１０ｄのｄ欄である。食塩水が次亜塩素酸水に混入しているか否かは、当該液の導電率の測定によって判断することができる。図９ｄの例では、食塩水が混入していない状態で導電率が１７５（mS/m）となっている。すなわち、導電率が１７５以下であれば、食塩水の混入が無いと判断できる。
【００４０】
図９ｅは、実験のために、約直径０．５mmの孔を５カ所設けたイオン交換膜を表している。当該孔を設けた隔膜によって、以下の３実験（図９ｆ、図９ｇ、図９ｈ）を行った。
図９ｆは、中間室３から反応室（酸性室４およびアルカリ室５）に向かって圧力をかけて、中間室３から食塩水を漏出させた場合を表している。この場合図１０ｄのｆ欄に示す通り、導電率は６４５（mS/m）まで上昇し、食塩水が混入したことがわかる。
図９ｇは、反応室（４、５）から中間室３に向かって、中間室圧力と同じ圧力をかけた場合である。
この場合図１０ｄのｇ欄に示す通り、導電率は４２３（mS/m）であり、食塩水が混入していることがわかる。
図９ｈは、図９ｇの状態よりも、さらに反応室から中間室３に向かって圧力を高くかけた場合である。この場合図１０ｄのｈ欄に示す通り、導電率は１４３（mS/m）であり、食塩水の混入が無いことがわかる。
以上の実験から、本願発明のように食塩室よりも反応室側の水圧を高めることによって、仮にイオン交換膜の破損によって孔が開いても生成された電解水に、食塩が混じることが無いという効果を得ることができる。次亜塩素酸水に食塩が混入すると、塩素臭が強く発生してしまうため、混入しないことが要求される。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本願発明は、消毒や除菌効果を有する電解水を生成する装置に利用可能な技術である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本願発明に係る電解水生成装置の概要を説明するための説明図である。
【図２】電解槽の分解斜視図である。
【図３】電解槽の外観斜視図である。
【図４】電解槽の分解断面図である。
【図５】電解槽の断面図である。
【図６】スペーサの斜視図である。
【図７】動作状態を表す電解槽の説明図である。
【図８】電解槽内の水圧差を変化させた場合のｐＨ値と有効塩素濃度の関係を表すグラフである。
【図９】各種実験の際の電解槽の断面図等である。
【図１０】実験結果を表す表である。
【図１１】従来技術の電解槽の断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１  電解水生成装置（装置）
２  電解槽
３  中間室（塩水室）
４  酸性水反応室（酸性室）
５  アルカリ性水反応室（アルカリ室）
６  塩水タンク
７  隔膜（陰イオン交換膜）
８  隔膜（陽イオン交換膜）
９  陽極板（電極板）
１０  陰極板（電極板）
１１  開口
１２  中央ハウジング
１３、１４  側板
１５、１６  段部
１７  凸縁
１９  隔壁部材
２０  電極端子
２１  電極端子
２２  隔壁部材
２３、２４  弾性シール部材
２５、２６  接続部
２８  スペーサ
２９  板状の分割体
３０  連結部
３１  板状の分割体
３３  凸条（凸部）
４０  係合部
４１  凹部
４２  接続部
４３  接続部
４４  接続部
４５  接続部
４６  金属板
４７  皮膜
６０  循環ポンプ
５０  空間
【図１】
2007190548.tif 000003
【図２】
2007190548.tif 000004
【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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