(57)【要約】【課題】  陰イオン交換膜の劣化防止を図ると共に、低電圧で長時間の稼働を可能とする電解水の製造装置を提供すること。【解決手段】  陽極と、該陽極に対向して設けられる陰極と、該陽極に対して陰イオンのみを選択的に通過させる第１の隔膜と、該陰極に対して陽イオンのみを選択的に通過させる第２の隔膜と、を有し、該陰イオンおよび陽イオンが溶解した電解質水溶液から電解水を製造する電解水の製造装置において、前記陽極と前記第１の隔膜との間および前記陰極と前記第２の隔膜の間に、前記第１の隔膜を通過した陰イオンおよび前記第２の隔膜を通過した陽イオンを滞留させるイオン滞留体を配置する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極と、該陽極に対向して設けられる陰極と、該陽極に対して陰イオンのみを選択的に通過させる隔膜と、を有し、該陰イオンが溶解した電解質水溶液から電解水を製造する電解水の製造装置において、
前記陽極と前記隔膜との間に、前記隔膜を通過した陰イオンを滞留させるイオン滞留体を配置したことを特徴とする電解水の製造装置。
【請求項２】
陽極と、該陽極に対向して設けられる陰極と、該陽極に対して陰イオンのみを選択的に通過させる第１の隔膜と、該陰極に対して陽イオンのみを選択的に通過させる第２の隔膜と、を有し、該陰イオンおよび陽イオンが溶解した電解質水溶液から電解水を製造する電解水の製造装置において、
前記陽極と前記第１の隔膜との間および前記陰極と前記第２の隔膜の間に、前記第１の隔膜を通過した陰イオンおよび前記第２の隔膜を通過した陽イオンを滞留させるイオン滞留体を配置したことを特徴とする電解水の製造装置。
【請求項３】
前記イオン滞留体は、多孔質で含水性を有することを特徴とする請求項１または２に記載の電解水の製造装置。
【請求項４】
前記イオン滞留体は、遮熱性を有することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の電解水の製造装置。
【請求項５】
前記イオン滞留体は、天然または合成の含水性のあるスポンジ、含水性のあるガーゼ、含水性のある不織布または含水性のある和紙であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の電解水の製造装置。
【請求項６】
前記イオン滞留体は、前記陽極の陰極に対峙する側、もしくは、前記陽極の両側に配置されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の電解水の製造装置。
【請求項７】
前記陽極と前記陰極は、前記イオン滞留体で覆われていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の電解水の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電解水の製造装置に関し、特に、電極での高温発熱によるイオン交換膜の損傷を防止させる含水性の部材の設置により、イオン交換膜への遮熱効果とイオンを滞留させることによる電気伝導率改善が低電圧で長時間の稼働を実現することを図った電解水の製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な電解水の製造装置は、殺菌効果を示す酸性の電解水を得ることを目的として用いられており、主に医療分野や農業分野等に利用されている。酸性の電解水は、次亜塩素酸を成分としたものであり、例えば、三室型電解槽で製造される。
この三室型電解槽は、陽極室と陰極室および中間室とから構成されており、陽極室と陰極室には原水を通水させ、中間室には電解質水溶液（例えば、食塩水）を充填させる。そして、陽極と陰極に直流電圧を負荷させると、中間室に存在する塩化物イオンが電気泳動により陽極室に移動し、陽極での電解反応により次亜塩素酸を含む酸性の電解水が製造される。
【０００３】
このような電解水の製造装置では、低電圧で長時間稼働することができ、安定した酸性の電解水を製造することが望まれている。しかるところ、従来の電解水の製造装置では、陽極と陰イオン交換膜との距離が近傍または接触した状態で設置されているために、陽極で発生する塩素ガス及び電極での高温発熱による影響によってイオン交換膜を損傷させてしまい、長時間の稼働が困難であった。
【０００４】
そこで、例えば、特許文献１に開示されるような電解水の製造装置が提案されている。この特許文献１に開示される電解水の製造装置によれば、非導電性の不織布を陽極と陰イオン交換膜の間に設けることで陰イオン交換膜の保護膜とし、これにより陽極で発生する塩素ガスを陰イオン交換膜に接触させないようにして陰イオン交換膜の損傷・劣化を防止することを図っている。
【０００５】
また、電気分解反応に伴ってイオンが移動するいわゆる輸液現象により、液体やガスを伴ったイオンが陰イオン交換膜を通過する時に、不織布からなる保護膜との間にガスや水が閉じ込められ、この閉じ込められたガスや水が大幅な電気抵抗を生じて電気分解の継続が困難となるとの知見から、複数のスリット状切れ目などの液体やガスの出口を設けて、両方の膜の間にガスや水が閉じ込められる前に、このスリット状切れ目からこれらを排出させることにより、電気抵抗の増加を防止することを図っている。
特許文献１に開示される水電気分解用電極では、以上の構成をとることにより、低電圧で長時間の稼働が可能である、としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４０９１０６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に開示されている電解水の製造装置によれば、以下のような問題があった。
（１）即ち、特許文献１の電解水の製造装置では、液体やガスを伴ったイオンが陰イオン交換膜を通過する時に、不織布からなる保護膜との間にガスや水が閉じ込められることが電気抵抗の増大につながるため、これをスリットから排出させることで電気抵抗の増加を防止するとしているが、中間室の水圧よりも陽極室内および陰極室内の水圧が高いので、塩素ガスが水圧の低い中間室内から水圧の高い電解室内（陽極室および陰極室）に向かうこと、即ち、イオン透過膜を通過することは有り得ない現象である。
また、そもそも中間室の飽和電解質水溶液中にはガスは存在しておらず、中間室からはイオンが隔膜を通過するが、ガスが隔膜を通過するという現象は起こりえない。
更に、電極と密着した隔膜からは、塩素イオンと水酸イオンが電極側に通過する際に隔膜を通過する圧力が発生するので、陽極表面で発生する塩素ガス（気泡）が隔膜表面に接触する可能性は低く、また、電解原水が電解され、排出口に出るまでの時間は僅か１００分の１あるいは１００分の２秒位に過ぎないので塩素ガスが隔膜損傷の主因とは考えにくい。
従って、特許文献１に基づいては、事実上、実施は困難である。
（２）仮に、塩素ガスの接触が隔膜損傷の原因だとした場合に、特許文献１の電解水の製造装置では、塩素ガスによる陰イオン交換膜の損傷・劣化を防止するために、陽極と陰イオン交換膜との間に保護膜として不織布を配置しているとしているが、この不織布にはスリットが形成されているため、陽極で発生する塩素ガスは、そのスリットを通過して陰イオン交換膜に接触するはずであり、そうした場合、隔膜の損傷・劣化を根本的に防止することができない。むしろ、電極で発生する高温が脆弱なイオン交換膜の劣化損傷に考える方が妥当である。従って、実施したとしても、比較的短時間で隔膜は塩素ガスに接触して損傷・劣化してしまい、長時間の稼働は実質的に困難となる。
要するに、特許文献１の電解水の製造装置をもってしても、何ら問題は解決しておらず、陰イオン交換膜の劣化防止を図ると共に、低電圧で長時間稼働な電解水の製造装置は未だ提供されていないというのが現状である。
【０００８】
従って、本発明の目的は、陰イオン交換膜の劣化防止を図ると共に、低電圧で長時間の稼働を可能とする電解水の製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、特許文献１の電解水の製造装置で掲げられている課題と同様に、陰イオン交換膜で構成された隔膜が経時的に劣化し破損するのを如何に防げるか、および、何故低電圧で長時間稼働ができないかの原因を究明した。その結果、陽極の電源接続付近では電解原水に冷却されながらも７０℃付近の発熱があり、陽極室内を高速で通過する電解原水の水温でさえも約１℃上昇させることから、発熱した陽極に密着して取り付けられている陰イオン透過膜はその７０℃付近の高温により短期間で劣化損傷することがわかった。
【００１０】
また、陽極室内には高速で流れる電解原水が供給され、電極の両面を高速で通過して電解され排出口より排出されるが、この電極と、含水して膨潤歪曲して電極との隙間ができた陰イオン透過膜との間にも電解原水が高速で流れ、この陰イオン透過膜を通過して来たイオンはこの歪曲した陰イオン交換膜と電極との大きな隙間によって電極面まで届かず、電解されずに未電解として排出されるため、陽極と陰イオン透過膜の間のイオン濃度が低くなり高い電圧が必要となることが分かった。
【００１１】
ところで、高速で電解室内を一瞬に通過する電解原水は、多孔質状の電極の両面にも急速に流れて排出口から出て行くが、この時、電解原水は供給口から排出口までの時間が約０．０１秒足らずと高圧高速なため、陰イオン透過膜を通過して陽極側に移動するイオンは陽極と陰イオン透過膜の隙間で一瞬に未電解とされる現象を、本発明者は電圧差で見出した。
【００１２】
そこで、陽極と陰イオン透過膜の間に、水圧でも隙間を発生させずにイオンを滞留させることができる含水性の高いイオン滞留体を挟んで実験したところ、イオン滞留体無しでの実験では、電圧は１８ボルトを超えてＯＦＦ制御が作動したのに対し、イオン滞留体を配設した実験では、１１ボルト付近の電圧で安定して稼働する事を見出し、更に、連続稼働少なくとも１５５１時間で隔膜の状態を確認したが、隔膜には何ら異常が見られない事を確認した。このことから、電極と隔膜の間には、一定濃度のイオンが滞留することが電気伝導に必須の条件で有ることが分かる。
【００１３】
従って、本発明は、陽極と、該陽極に対向して設けられる陰極と、該陽極に対して陰イオンのみを選択的に通過させる隔膜と、を有し、該陰イオンが溶解した電解質水溶液から電解水を製造する電解水の製造装置において、前記陽極と前記隔膜との間に、前記隔膜を通過した陰イオンを滞留させるイオン滞留体を配置したことを特徴とする電解水の製造装置を提供するものである。
【００１４】
また、本発明は、陽極と、該陽極に対向して設けられる陰極と、該陽極に対して陰イオンのみを選択的に通過させる第１の隔膜と、該陰極に対して陽イオンのみを選択的に通過させる第２の隔膜と、を有し、該陰イオンおよび陽イオンが溶解した電解質水溶液から電解水を製造する電解水の製造装置において、前記陽極と前記第１の隔膜との間および前記陰極と前記第２の隔膜の間に、前記第１の隔膜を通過した陰イオンおよび前記第２の隔膜を通過した陽イオンを滞留させるイオン滞留体を配置したことを特徴とする電解水の製造装置を提供するものである。
【００１５】
以上の構成において、前記イオン滞留体は、多孔質で含水性を有することが望ましく、また、遮熱性を有することが望ましい。
【００１６】
また、前記イオン滞留体は、天然または合成の含水性のあるスポンジ、含水性のあるガーゼ、含水性のある不織布または含水性のある和紙であることが望ましい。
【００１７】
更に、前記イオン滞留体は、前記陽極の陰極に対峙する側、もしくは、前記陽極の両側に配置されていることが望ましい。
【００１８】
更にまた、前記陽極と前記陰極は、前記イオン滞留体で覆われていることが望ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、陽極と、該陽極に対向して設けられる陰極と、該陽極に対して陰イオンのみを選択的に通過させる隔膜と、を有し、該陰イオンが溶解した電解質水溶液から電解水を製造する電解水の製造装置において、前記陽極と前記隔膜との間に、前記隔膜を通過した陰イオンを滞留させるイオン滞留体を配置するようにしたので、また、陽極と、該陽極に対向して設けられる陰極と、該陽極に対して陰イオンのみを選択的に通過させる第１の隔膜と、該陰極に対して陽イオンのみを選択的に通過させる第２の隔膜と、を有し、該陰イオンおよび陽イオンが溶解した電解質水溶液から電解水を製造する電解水の製造装置において、前記陽極と前記第１の隔膜との間および前記陰極と前記第２の隔膜の間に、前記第１の隔膜を通過した陰イオンおよび前記第２の隔膜を通過した陽イオンを滞留させるイオン滞留体を配置するようにしたので、陰イオン交換膜の損傷を防止し、低電圧で長時間の稼働を実現することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の電解水の製造装置の構成を示した断面図である。
【図２】中間室の隔壁を示した図である。
【図３】本発明の電解水の製造装置の変形例を示した図である。
【図４】本発明の電解水の製造装置の変形例を示した図である。
【図５】第１の隔膜及び第２の隔膜を示した図である。
【図６】電解水の製造装置内でのイオンの挙動を示した図である。
【図７】陽極室におけるイオン滞留体の配置を示した組立図である。
【図８】陽極室におけるイオン滞留体の配置を示した分解斜視図である。
【図９】陰極室におけるイオン滞留体の配置を示した組立図である。
【図１０】陰極室におけるイオン滞留体の配置を示した分解斜視図である。
【図１１】陽極室におけるイオンの動きを示した図である。
【図１２】陽極室における電解原水の動きを示した図である。
【図１３】実施例における実験結果を示した表である。
【図１４】実施例における実験結果を示した表である。
【図１５】実施例における実験結果を示した表である。
【図１６】実施例における実験結果を示した表である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の好適な実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００２２】
本実施の形態では、本発明に係る電解水の製造装置を次亜塩素酸の製造の場合に適用した例について示す。なお、本発明の本実施の形態では陽極室、中間室、陰極室とからなる三室型の電解装置について説明するが、言うまでもなく、本発明は陽極室、陰極室とからなる二室型の電解装置についても適用することができる。
【００２３】
図１は、電解水の製造装置（以下、「電解装置」という）の模式図である。
図１に示すように、電解装置１００は、中央に配設された中間室４００の一方の片側に陽極室２００が配設され、他方の片側に陰極室３００が配設されている。中間室４００と陽極室２００とは第１の隔膜２１で隔てられており、中間室４００と陰極室３００とは第２の隔膜３１で隔てられている。また、中間室４００には、スペーサ２３，３３が電解質水溶液の還流空間を確保するために隙間なく設置されている。そして、陽極室２００および陰極室３００には、陽極２０１と陰極３０１が設けられている。陽極２０１と第１の隔膜２１との間および陰極３０１と第２の隔膜３１との間には、常温の電解原水と電解質水溶液中のイオン（陰イオンおよび陽イオン）を滞留させる含水性の高いイオン滞留体２２，３２が設けられている。
なお、陽極２０１、陰イオン交換膜２１、イオン滞留体２２は、電解装置１００を組み立てる際に陽極室２００内に設けられている凸部２００ａの押圧によって陽極室２００内に設置されている。同様に、陰極３０１、陽イオン交換膜３１、イオン滞留体３２は、陰極室３００内の凸部３００ａの押圧によって設置されている。
【００２４】
ここで、陽極２０１と陰極３０１は、網目状の電極や、多数の孔を有する電極、例えば、１．５ｍｍ前後でパンチング加工した電極やハーフパンチング加工した電極などからなる。
そして、パンチング加工した電極の場合、電極面積の２０％前後をパンチング穴とし、有効電極面積を８０％前後とする。なお、電極の強度を維持するために有効電極面積を５０〜８０％残すようにパンチング加工するのが好ましい。これにより、イオンがパンチング穴を通過して電極両面に行き来することができ、かつ、パンチング穴の切片付近で電解原水とイオンの接触率が高くなり、効率良く電解反応を行うことができる。
また、ハーフパンチング加工した電極の場合、パンチング穴の部分は爪状として残るため、有効電極面積は１００％のままであって、パンチング加工した電極と比べて損失しせず、また、爪状として残った電極部分では、接触した電解原水が乱流することで電極の表裏で電解反応をより効率よく行うことができる。
また、電極の材質は公知のものを適用することができる。なお、陽極２０１および陰極３０１は、上記に限ることなく、例えば、チタン製やステンレス製の金網を多層にわたって重ねたものや、金属チタンの粒子及び繊維を多孔質状に固めた焼結体でかつ、立体形状で構成される多孔質体の電極から構成しても良い。
【００２５】
陽極２０１は、直流電源６００のプラス側に接続され、陰極３０１には直流電源６００のマイナス側に接続されている。直流電源６００は、その電圧や電流を任意に設定できる構成になっている。例えば、電圧は５〜２０ボルト程度の範囲で任意に選択でき、電流についても３〜２６アンペアの範囲で適宜選択して設定することができるものを挙げることができる。
【００２６】
陽極２０１と陰極３０１の大きさは、非対称、即ち、電極表面積の大きさを異ならせてもよい。これにより、陽極２０１の電解量又はｐＨ、酸化還元電位（以下、ＯＲＰ）、残留塩素濃度と陰極３０１の電解量又はｐＨ、ＯＲＰ等を変えることができる。また、陽極電極の電極体積と陰極電極の電極体積とを異ならせることで、混合された電解水の酸性度を適宜調整することができる。つまり、陽極２０１の電極体積は陰極の電極体積より大きいことで、酸性電解水の発生量がアルカリ性電解水の発生量より多くなるため、酸性度を高めることができる。一方で、陰極３０１の電極体積を陽極２０１の電極体積より大きくすることで、アルカリ性電解水の発生量が酸性電解水の発生量より多くなるため、アルカリ性の度合いを高めることができる。
【００２７】
電解装置１００は、陽極室２００に電解原水を給水するための第１の給水口２０２と、陰極室３００に電解原水を給水するための第２の給水口３０２と、が設けられている。第１の給水口２０２および第２の給水口３０２に繋がる流路は、１つの流路が分岐されて構成されている。その流路の分岐したところには、陽極室２００および陰極室３００へ分配する水量を調整するための分配割合調整バルブ７００が設けられている。なお、分配割合調整バルブ７００には、電解装置１００に電解原水を供給する量を調整する供給量調整機能をもたせてもよい。
【００２８】
また、電解装置１００は、陽極室２００で生成した電解水を吐出させるための第１の吐出口２０３と、陰極室３００で生成した電解水を吐出させるための第２の吐出口３０３とが設けられている。さらに、第１の吐出口２０３から吐出される電解水の量を調整する第１の吐出バルブ２０４と、第２の吐出口３０３から吐出される電解水の量を調整する第２の吐出バルブ３０４とを有する。
【００２９】
第１の吐出口２０３および第２の吐出口３０３は、陽極室２００および陰極室３００のそれぞれの下部に設けられ、第１の給水口２０２および第２の給水口３０２は、陽極室２００および陰極室３００のそれぞれの上部に設けられている。これにより、各給水口から給水された液体（電解原水）が電極表面に発生する塩素ガス（Ｃｌ２）の上昇に逆らって上から下へ向かって流れ、流速抵抗の大きな各多孔質体の電極内の細孔をくまなく通り、効率良く気液接触させることができる。従って、陽極２０１で発生する気体（電解質水溶液が塩化ナトリウムや塩化カリウムの場合は塩素）からなる気泡と水との気液接触時間が長くなり、次亜塩素酸への反応を確実に行うことができる。
【００３０】
陽極室２００は、縦長であるとよい。具体的には、陽極２０１と直交する方向の陽極室２００の幅よりも陽極室２００の高さの方が大きいとよい。その陽極室２００の幅に対する陽極室の高さの比（高さ／幅）は、例えば、１．５以上、好ましくは１．５〜５．０とすることができる。このような縦長であることにより、陽極室２００で発生した上昇する塩素ガス（Ｃｌ２）が水と接触する時間を長くすることができ、塩素と水との反応を確実に行うことができる。また、陰極室３００も同様とするとよい。
【００３１】
中間室４００には、供給タンク４０１からパイプ４０２を介して供給される電解質水溶液が充填されており、電解質水溶液に含まれる電解イオン物質を陽極室２００および陰極室３００に供給する。この電解質水溶液は、例えば、塩化物水溶液（塩化ナトリウム水溶液や塩化カリウム水溶液）である。中間室４００を通過した水溶液を供給タンク４０１に戻して電解質水溶液として再利用して循環させ、消費した分だけの電解質水溶液を中間室４００に補充する。なお、電解質水溶液の濃度は、例えば、電解質の飽和濃度とすることができる。
【００３２】
図２は、中間室の外枠の構成を示す図である。
図に示すように、中間室４００の周囲には、複数の連通孔５００を有する隔壁５０が設けられており、この連通孔５００を通じて陽極室２００と陰極室３００で生成される電解水が陽極室２００と陰極室３００の間で双方向に移動することができる。これにより、例えば、陽極室２００で生成された酸性の電解水を陰極室３００に移動させることで陰極３０１にスケールが付着することを防止することができる。
なお、以下に述べるように、隔壁５０に連通孔５００を設けずに、別途、陽極室２００と陰極室３００とを連通させることも可能である。
【００３３】
図３は、連通孔に代えて連通路を設けた構成を示す図である。
図に示すように、陽極室２００と陰極室３００とを連通孔５００で連通させる代わりに、別途連通路５０１を設けて連通させてもよい。連通路５０１の設置によって陰極３０１にスケールの付着の防止効果を得ることができる。
【００３４】
図４は、電解原水の供給量を調整する開閉バルブを設けた構成を示した図である。
図に示すように、陽極室２００に対して電解原水の供給量を調整する第１の開閉バルブ２０２ａが設けられ、陰極室３００に対して電解原水の供給量を調整する第２の開閉バルブ３０２ａが設けられている。これらのバルブの開閉具合によって、所望する電解水（酸性電解水又はアルカリ性電解水）の生成する量を調整することができる。また、各電極室で生成される電解水の量を調整し、上記した連通孔５００を介して、ｐＨや酸化還元電位等の調整を行うことが可能となる。
【００３５】
図５は、第１の隔膜２１、第２の隔膜３１の構成を示す図である。
図に示すように、第１の隔膜２１は、陰イオン透過膜から構成されており、中間室４００の陽イオンは通過することができず、陰イオンのみを選択的に通過させることができる。第２の隔膜３１は、陽イオン透過膜から構成されており、中間室４００の陰イオンは通過することができず、陽イオンのみが選択的に通過することができる。なお、第１の隔膜２１および第２の隔膜３１は、公知のものを適用することができる。
【００３６】
図６は、電解装置内での電解原水とイオンの動きを示す図である。
図に示すように、中間室４００に供給されている電解質水溶液中の陰イオン（例えば、塩化物イオン）は、陽極室２００に供給される。また、中間室４００に供給されている電解質水溶液中の陽イオン（例えば、ナトリウムイオン）は、陰極室３００に供給される。
【００３７】
図７および図８は、陽極室２００におけるイオン滞留体２２の配置を示す図であり、図７は組立図、図８はその分解斜視図である。
図に示すように、イオン滞留体２２は、陽極２０１と第１の隔膜２１との間に配置され、中間室４００側に向かって、陽極２０１、イオン滞留体２２、第１の隔膜２１の順で積層した状態で設置されている。従って、イオン滞留体２２は、その一面が陽極２０１に密着して接触し、他面が第１の隔膜２１に密着して接触するように設置されている。
【００３８】
図９および図１０は、陰極室３００におけるイオン滞留体３２の配置を示す図であり、図９は組立図、図１０はその分解斜視図である。
図に示すように、イオン滞留体３２は、陰極３０１と第２の隔膜３２との間に配置され、中間室４００側に向かって、陰極３０１、イオン滞留体３２、第２の隔膜３１の順で積層した状態で設置されている。イオン滞留体２２と同じくイオン滞留体３２も、その一面が陰極３０１に密着して接触し、他面が第２の隔膜３１に密着して接触するように設置されている。
【００３９】
なお、イオン滞留体３２は、陰極３０１の両側に設置してもよく、陰極３０１全体をイオン滞留体３２で覆うことができる。これにより、電解される原水を陰極３０１両面付近に滞留することができる。このため、陰極３０１両面付近に滞留する原水に対するチャージ量が増加する。原水に対するチャージ量が増加した分だけ、陽イオンに基づくスケールの付着が減少する。結果、連続運転をよりし易くなると共に、陰極３０１を逆洗浄が不要になるため、産業的な用途においてより有利な電解装置を実現することができる。併せて、陰極３０１にスケールが成長して陽イオン交換膜３１を破損するのを防ぐことができるため、陽イオン交換膜を保護する役割も果たすことができる。なお、陽極２０１も陰極３０１と同様にイオン滞留体３２で両面を覆ってもよい。
【００４０】
以上において、イオン滞留体２２，３２は、多孔質で含水性のある天然または合成のスポンジや、コットンで目を粗く織った柔らかい布で含水性のあるガーゼや、ペーパータオル等の含水性のある不織布や、含水性のある和紙等の紙などのように、所定の厚みを有し、液体を含浸して保持する性能を有するシート状の材料から構成されている。
【００４１】
このイオン滞留体２２，３２を電極（陽極２０１および陰極３０１）と隔膜（第１の隔膜２１および第２の隔膜３１）との間に設置することで、各電極室（陽極室２００および陰極室３００）に供給される電解原水を含水して、電解原水の流れを滞留させることができ、この滞留により、中間室４００から移動してくる電解イオン物質を効率良く電解密度の高い電極近傍に供給し各電極室内で電解することができる。従って、電解イオン物質が未電解のまま排出されることを防止することができる。
【００４２】
図１１は、陽極室２００における電解イオン物質の動きを示す図である。
図に示すように、中間室４００から陽極室２００へ電解イオン物質（Ｃｌ−）が第１の隔膜２１を介して移動する。移動してきた電解イオン物質は、第１の隔膜２１と陽極２０１の間に設置されているイオン滞留体２２内に滞留する。イオン滞留体２２内に滞留した電解イオン物質は、イオン滞留体２２内で分散し、かつ、次々と電解イオン物質が中間室４００から移動してくるので、イオン滞留体２２内での電解イオン物質が高濃度の状態が保持され、密着した電解密度の高い電極近傍にイオンを供給することができる。
【００４３】
これにより、陽極２０１に対して常に電解イオン物質を高濃度で供給することができ、電解反応を効率よく行うことができる。また、陽極２０１と陰イオン透過膜２１の間のイオン濃度が高くなるため、高い電圧をかけてまで稼働させる必要がなく低電圧で装置本体を稼働させることができる。なお、このような効果は、陰極３０１と第２の隔膜３１との間に設置されたイオン滞留体３２でも同様である。
【００４４】
図１２は、陽極室内に供給される電解原水の動きを示す図である。
図に示すように、陽極室２００内に高圧で供給される電解原水は、陽極２０１の長手方向に沿って（図では電極左側の矢印方向に沿って）電極発熱を除去しながら流れると共に、陽極２０１の隙間から電解原水が第１の隔膜２１側にも多少流れ込む。しかし、陽極２０１と第１の隔膜２１の間にイオン滞留体２２が設置されているの、第１の隔膜２１側に流れ込んだ電解原水はイオン滞留体２２に含水され、遅い速度で電極内とを通過しながら排出口に流れ出る。このイオン滞留体２２付近では流れが遅くなり、電極発熱を奪いながら電極内部で電解しながら通過し、排出口に移動するので中間室４００側から移動してきた電解イオン物質が未電解のまま流されてしまうことを防ぐことができる。
【００４５】
なお、電解反応に伴い陽極２０１の電源接続部分では７０℃近い発熱があるが、上述したように、陽極室２００に供給される電解原水は、陽極２０１の長手方向に沿って発熱した陽極２０１を冷却しながら流れると共に、陽極２０１の隙間から第１の隔膜２１側へ流れ込んだ電解原水はイオン滞留体２２に含水されるので、このイオン滞留体２２がバッファの機能を果たすこととなり、陽極２０１での発熱が第１の隔膜２１に伝わることを防ぐことができる。また、電解原水が陽極室２０１に供給され続ける限り、イオン滞留体２２にも電解原水が含水されるため、陽極２０１の発熱でイオン滞留体自体がわずかに熱を帯びることはあっても、イオン透過膜に高温の伝達を防ぐことができる。
【００４６】
＜電解水の製造装置の動作について＞
次に、電解装置１００の動作について説明する。
まず、分配割合調整バルブ７００の調整によって液体（原水）を陽極室２００および陰極３００に供給する。水量は、例えば０．５〜１．５ｌ／分とする。この原水の供給に併せて陽極２０１と陰極３０１との間で電位を印加し電気分解を行う。ここで、電気分解時の電圧は、例えば、５〜１０Ｖとし、電流を３〜１０Ａとする。
【００４７】
陽極２０１と陰極３０１との間に電位を印加すると、中間室４００の陽イオン（電解質が塩化ナトリウムの場合にはナトリウムイオン）が陽イオン交換膜３１を通過して陰極室３００に移動する。一方で、中間室４００の陰イオン（電解質が塩化ナトリウムの場合には塩化物イオン）が陰イオン交換膜２１を通過して陽極室２００に移動する。
【００４８】
陽極室２００では、陽極２０１にて塩化物イオンが次式（１）の反応を起こし、塩素が発生する。
２Ｃｌ−→Ｃｌ２＋２ｅ−・・・（１）
この塩素は、さらに、次式（２）に示すように、水を反応して次亜塩素酸が生成される。
Ｃｌ２＋Ｈ２Ｏ→ＨＣｌＯ＋ＨＣｌ・・・（２）
【００４９】
一方で、陰極室３００では、陰極３０１にて次式（３）の反応が起こる。
Ｈ２Ｏ＋２ｅ−→１／２Ｈ２＋ＯＨ−・・・（３）
この電気分解において、中間室４００の上下に設けられている連通孔５００から陽極室２００および陰極室３００で生成される電解水が双方向に移動させることが可能であることから、例えば、陽極室２００で生成された酸性の電解水を陰極室３００に移動させることで陰極３０１にスケールが付着することを防止することができる。
【００５０】
また、この電気分解において第１の吐出バルブ２０４と第２の吐出バルブ３０４とを調整し、陽極室２００および陰極室３００からの吐出される電解水の量を制御することができる。
【００５１】
第１の吐出口２０３から吐出された電解生成水と、第２の吐出口３０３から吐出された電解水とを混合することで、弱アルカリ性、中性または弱酸性の次亜塩素酸を含む電解生成水が生成される。
【００５２】
なお、第１の吐出バルブ２０４または第２の吐出バルブ３０４の一方を完全に閉め、第１の吐出口２０３または第２の吐出口３０３のいずれかのみから吐出してもよい。この場合には、陽極室２００または陰極室３００の内部で混合水が生成されることになる。
【実施例】
【００５３】
次に、下記条件に基づいて電解装置１００で電解水の生成実験を行った。
・電極（陽極及び陰極）
（穴径が１．５ｍｍ前後でパンチング穴加工した電極であって表面に白金メッキ
を施したもの）
・陽イオン透過膜（デュポン製  ナフィオン１１５ＣＳ）
・陰イオン透過膜（アストム社製  ＡＭＸ）
・イオン滞留体（紙おしぼり）
実験結果を、図１３及び図１４に示す。
【００５４】
図１３及び図１６は、上記した条件による電解装置を連続稼働させた結果を示したものである。
テストは、２０１０年１２月１０日〜２０１１年３月４日までの８５日間を行った。このうち、初日から３１日目までは、電解装置を平均８．２時間稼働させ、３２日目から８５日目までは、２４時間連続稼働させた。
その結果、連続稼働の中で陽極室では、酸性電解水をｐＨ４．１、酸化還元電位（ＯＲＰ）１１００ｍＶ、次亜塩素酸濃度６０ｐｐｍといった一定の品質で生成することができた。一方で、陰極室では、アルカリ性電解水をｐＨ１１．６、酸化還元電位（ＯＲＰ）−２００ｍＶといった一定の品質で生成することができた。また、連続稼働中の稼働電圧も１２Ｖと一定の電圧を保持することができた。
これにより、本実施形態に係る電解装置では、１２Ｖといった一定の低電圧で計１５５１時間もの間、稼働させることができ、一定の品質の電解水を定性的に生成することができた。
また、陽極２０１の発熱による陰イオン交換膜２１の劣化も認められず、陰極３０１では、スケールの付着を最小限に抑えることができた。
【符号の説明】
【００５５】
２１    陰イオン交換膜
２２、３２    イオン滞留体
２３、３３    スペーサ
３１    陽イオン交換膜
５０    隔壁
１００    電解装置
２００    陽極室
２００ａ、３００ａ    凸部
２０１    陽極
２０２    第１の給水口
２０２ａ  第１の開閉バルブ
２０３    第１の吐出口
２０４    第１の吐出バルブ
３００    陰極室
３０１    陰極
３０２    第２の給水口
３０２ａ  第２の開閉バルブ
３０３    第２の吐出口
３０４    第２の吐出バルブ
４００    中間室
４０１    供給タンク
４０２    パイプ
５００    連通孔
５０１    連通路
５０２    開閉量調整バルブ
６００    直流電源
７００    分配割合調整バルブ
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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