(57)【要約】【課題】ｐＨのばらつきを抑制することができる電解水生成システム及び電解水生成方法を提供する。【解決手段】本発明に係る電解水生成システムは、陽極及び陰極を有し、当該陽極と陰極との間に隔膜が設けられていない電解槽と、前記電解槽に塩酸を含む電解液を供給する供給管と、前記電解槽において電解処理により生成された電解生成物を、当該電解槽から排出する排出管と、前記排出管から排出された電解生成物を被処理水に混合し、酸性電解水を生成する混合部と、前記混合部から排出された酸性電解水を収容するとともに、連続的に排出する収容槽と、を備え、前記混合部から排出される前記酸性電解水の流量がＳ（Ｌ／秒）、前記電解槽から前記排出管へ排出される電解生成物の排出周期がｔ（秒）であるとき、前記収容槽の容積が、Ｓ×ｔ（Ｌ）以上である。【選択図】図１
2016002509.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極及び陰極を有し、当該陽極と陰極との間に隔膜が設けられていない電解槽と、
前記電解槽に塩酸を含む電解液を供給する供給管と、
前記電解槽において電解処理により生成された電解生成物を、当該電解槽から排出する排出管と、
前記排出管から排出された電解生成物を被処理水に混合し、酸性電解水を生成する混合部と、
前記混合部から排出された酸性電解水を収容するとともに、連続的に排出する収容槽と、
を備え、
前記混合部から排出される前記酸性電解水の流量がＳ（Ｌ／秒）、前記電解槽から前記排出管へ排出される電解生成物の排出周期がｔ（秒）であるとき、前記収容槽の容積が、Ｓ×ｔ（Ｌ）以上である、電解水生成システム。
【請求項２】
前記収容槽の容積が、２×Ｓ×ｔ（Ｌ）以上である、請求項１に記載の電解水生成システム。
【請求項３】
前記収容槽には、収容される前記酸性電解水を撹拌する撹拌手段を備えている、請求項１または２に記載の電解水生成システム。
【請求項４】
陽極及び陰極を有し、当該陽極と陰極との間に隔壁が設けられていない電解槽に、塩酸を含有する電解液を供給するステップと、
前記電解槽において、電解処理を行い、電解生成物を生成するステップと、
前記電解生成物を前記電解槽からｔ（秒）おきに排出するステップと、
前記電解生成物を被処理水に混合し、酸性電解水を生成するとともに、当該酸性電解水をＳ（Ｌ／秒）の流量で排出するステップと、
前記酸性電解水を、容積がＳ×ｔ（Ｌ）以上の収容槽に収容するとともに、連続的に排出するステップと、
を備えている、電解水生成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電解水生成システム及び電解水生成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、衛生上の観点から殺菌を目的とした、種々の電解水の生成方法が提案されている。例えば、特許文献１では、陰極と陽極とが収容された電解槽に、塩酸を含む電解水を供給し、電解処理により酸性の電解水を生成する装置が提案されている。この装置は、陽極と陰極との間に隔壁を有しない、いわゆる一室型の電解槽を採用したものであり、塩酸、塩素などが電解生成物として排出される。また、特許文献１のように、電解処理液を直接殺菌水として利用するほか、電解槽から排出された電解生成物を，水道水などに混合して電解水を生成する方法も提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−１２８３３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のようにシステムでは、次のような問題があった。すなわち、上記のような電解槽からは、電解生成物が常に排出されるわけではなく、電解槽へ供給される塩酸などの電解液の供給周期に応じて、電解生成物が排出される。そのため、水道水には周期的に電解生成物が混合されるため、生成される電解水のｐＨがばらつき、所望のｐＨの電解水を得るのが困難であるという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、ｐＨのばらつきを抑制することができる電解水生成システム及び電解水生成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る電解水生成システムは、陽極及び陰極を有し、当該陽極と陰極との間に隔膜が設けられていない電解槽と、前記電解槽に塩酸を含む電解液を供給する供給管と、前記電解槽において電解処理により生成された電解生成物を、当該電解槽から排出する排出管と、前記排出管から排出された電解生成物を被処理水に混合し、酸性電解水を生成する混合部と、前記混合部から排出された酸性電解水を収容するとともに、連続的に排出する収容槽と、を備え、前記混合部から排出される前記酸性電解水の流量がＳ（Ｌ／秒）、前記電解槽から前記排出管へ排出される電解生成物の排出周期がｔ（秒）であるとき、前記収容槽の容積が、Ｓ×ｔ（Ｌ）以上である。
【０００７】
電解生成物は、電解槽から所定の周期で排出されるため、これが混合部において被処理水に混合されると、生成された酸性電解水は、混合部から排出されるタイミングによってｐＨが相違することになる。すなわち、電解生成物を混合した直後の酸性電解水と、次に電解生成物が混合される直前の酸性電解水とは、ｐＨが相違する。そこで、本発明においては、混合部から排出された酸性電解水を収容するとともに、連続的に排出する収容槽を設け、混合部から排出される酸性電解水の流量がＳ（Ｌ／秒）、電解槽から前記排出管へ排出される電解生成物の排出周期がｔ（秒）であるとき、収容槽の容積を、Ｓ×ｔ（Ｌ）以上としている。これにより、例えば、少なくとも電解生成物が被処理水に混合されてから次の電解生成物が混合されるまでの間の酸性電解水が、一旦、収容槽に収容されてから排出されるため、収容槽において、電解生成物の注入量が平均化された酸性電解水が生成される。したがって、収容槽から排出される電解生成物のｐＨのばらつきを、抑制することができる。
【０００８】
上記電解水生成システムにおいては、前記収容槽の容積を、２×Ｓ×ｔ（Ｌ）以上とすることが好ましい。これにより、ｐＨのばらつきがさらに抑制される。
【０００９】
また、上記電解水生成システムにおいては、前記収容槽に、収容される前記酸性電解水を撹拌する撹拌手段を備えることができる。これにより、ｐＨのばらつきをさらに確実に抑制することができる。
【００１０】
本発明に係る電解水生成方法は、陽極及び陰極を有し、当該陽極と陰極との間に隔壁が設けられていない電解槽に、塩酸を含有する電解液を供給するステップと、前記電解槽において、電解処理を行い、電解生成物を生成するステップと、前記電解生成物を前記電解槽からｔ（秒）おきに排出するステップと、前記電解生成物を被処理水に混合し、酸性電解水を生成するとともに、当該酸性電解水をＳ（Ｌ／秒）の流量で排出するステップと、前記酸性電解水を、容積がＳ×ｔ（Ｌ）以上の収容槽に収容するとともに、連続的に排出するステップと、を備えている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ｐＨのばらつきを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係る電解水生成システムの概略構成図である。
【図２】図１の電解槽の分解図である。
【図３】図２の電解槽の断面図である。
【図４】図１の電解水生成システムの収容槽の他の例を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
＜１．電解水生成システムの概要＞
以下、本発明に係る電解水生成システムの一実施形態について図面を参照しつつ説明する。
【００１４】
まず、この電解水生成システムの概略構成について、図面を参照しつつ説明する。図１はこの電解水生成システムの概略構成図である。同図に示すように、このシステムは、電極を含む電解槽１を備えている。この電解槽１には、塩酸を含む電解液が供給管２により供給され、この電解液を電解槽１で電解処理することで、塩酸、塩素、及び水素を含有する電解生成物が生成される。そして、この電解生成物は、電解槽１に接続された第１排出管３により外部に排出される。第１排出管３は、水エジェクタ６に接続されており、この水エジェクタ６に電解生成物が供給される。また、水エジェクタ６には、水道水が供給され、第１排出管３から供給された電解生成物が混合されることで、酸性電解水が生成され、水エジェクタ６から排出される。さらに、水エジェクタ６には、第２排出管５が接続されており、この第２排出管５は、収容槽４に接続されている。すなわち、水エジェクタ６から排出された酸性電解水は、第２排出管５を介して収容槽４に収容された後、排出される。以下、このシステムを構成する各部材について、詳細に説明する。
【００１５】
はじめに、電解槽１について説明する。図２は電解槽の分解図、図３は電解槽の断面図である。図２及び図３に示すように、この電解槽１は、第１及び第２支持ブロック１１，１２を備えており、これらが組み合わされることで形成された内部空間１３に、電極及び電解液が収容される。より詳細には、以下の通りである。
【００１６】
第１支持ブロック１１は、正方形状に形成された一対の面が対向する直方体状に形成されている。以下では、一方の正方形状の面のうち、第２支持ブロック１２と対向する面を内面１１１、それとは反対側の面を外面１１２と称することとする。また、この名称は、第２支持ブロック１２においても同じである。第１支持ブロック１１と第２支持ブロック１２とは概ね同様の構成であるため、以下では、第１支持ブロック１１について、詳細に説明し、第２支持ブロック１２については、相違点のみ説明する。
【００１７】
第１支持ブロック１１の内面１１１には、円形の第１凹部１１３が形成されており、この第１凹部１１３の底面にさらに矩形状の第２凹部１１４が形成されている。また、第１凹部１１３の底面、及び第２凹部１１４の底面には、第１貫通孔１１５，及び第２貫通孔１１６がそれぞれ形成されており、内面１１１側と外面１１２側とを連通するようになっている。なお、第１貫通孔１１５は、第２凹部１１４の下側に形成されている。
【００１８】
また、第１凹部１１３の外周縁には、円形の溝１１７が形成されており、この溝１１７にＯリング１９が配置される。第２凹部１１４には、板状の陽極１４が嵌め込まれ、この陽極１４には外面から第２貫通孔１１６に挿入された導線１４１が接続されている。そして、第２凹部１１４に嵌め込まれる陽極１４の表面、つまり第２支持ブロック１２を向く面は、第１支持ブロック１１の内面１１１よりも深い位置にある。また、第１貫通孔１１５には、上述した供給管２が連結されている。
【００１９】
第２支持ブロック１２も第１支持ブロック１１と同様に形成されており、相違点は、以下の通りである。まず、第２支持ブロック１２の第１凹部１２３には、第２凹部１２４の上側に第１排出管３が連結される第１貫通孔１２５が形成されている。また、第２凹部１２４には、板状の陰極１５が収容され、この陰極１５には外面１２２から第２貫通孔１２６に挿入された導線１５１が接続されている。また、第１支持ブロック１１と同様に、第２凹部１２４に嵌め込まれる陰極１５の表面、つまり第１支持ブロック１１を向く面は、第２支持ブロック１２の内面１２１よりも深い位置にある。
【００２０】
以上のように構成された第１及び第２支持ブロック１１，１２は、内面１１１，１２１同士が接触するように配置され、第１凹部１１３，１２３の外側に形成された複数の第３貫通孔１１８，１２８に挿通されるボルト１７とナット１６によって互いに固定される。そして、図３に示すように、各支持ブロック１１，１２に形成された第１凹部１１３，１２３が組み合わされることで、電解槽１に内部空間１３が形成される。このとき、各第１凹部１１３，１２３の外周に形成された溝１１７，１２７に、上述したガスケット１９が配置されるため、このガスケット１９により、内部空間１３は液密に保持される。また、上述したように、陽極１４及び陰極１５の表面は、それぞれ、第１支持ブロック１１及び第２支持ブロック１２の内面よりも深い位置にあるため、内部空間１３においては、陽極１４と陰極１５との間には隙間が形成される。そして、第１支持ブロック１１の第１貫通孔１１５に連結された供給管２からは、内部空間１３に電解液が供給される。一方、第２支持ブロック１２の第１貫通孔１２５に連結された第１排出管３からは、内部空間１３で生成された電解生成物が排出される。
【００２１】
なお、電極１４，１５を構成する材料は、特には限定されず、公知の材料が用いられる。こうして、上記電解槽１は、いわゆる一室型の電解槽として電解処理に用いられる。また、供給管２から電解槽１への電解液の供給は、電極間の電圧に基づいて行われる。すなわち、電圧が低下したときに、所定量の電解液が供給管２を介して電解槽１へ供給される。そして、電解槽１に電解液が供給されると、それに基づいて、電解槽１から第１排出管３へ電解生成物が排出される。あるいは、所定のタイミングで供給管２から電解槽１へ電解液を供給することもできる。なお、一般的には、電解槽１から第１排出管３への電解生成物の排出量は、供給管２から電解槽１への電解液の供給量よりも、小さい。
【００２２】
次に、水エジェクタ６について説明する。水エジェクタ６は、公知のものを用いることができ、高圧の液体を供給することで、低圧の気体を吸引し、液体が混合された気体を排出するものである。図１に示すように、本実施形態に係る水エジェクタ６は、水道水が通過する主管６１と、この主管６１の外周面に対し垂直に連結された連結管６２とを備えている。そして、主管６１の一端部の供給孔６１１から水道水が高圧で供給されるとともに、連結管６２には、上述した第１排出管３が連結されている。
【００２３】
続いて、収容槽について説明する。収容槽４は、直方体状の内部空間４１１を有しており、この収容槽４１の側面に上述した第２排出管５が連結され、内部空間４１１に水エジェクタ６から排出された酸性電解水が供給される。一方、収容槽４の上面には、第３排出管７が連結されており、内部空間４１１に連通している。
【００２４】
収容槽４の内部空間４１１の容積は、次のように設定されている。すなわち、水エジェクタ６から排出される酸性電解水の流量がＳ（Ｌ／秒）、電解槽１から第１排出管３へ排出される電解生成物の排出周期がｔ（秒）であるとき、Ｓ×ｔ（Ｌ）以上であることが好ましく、２×Ｓ×ｔ（Ｌ）以上であることがさらに好ましく、３×Ｓ×ｔ（Ｌ）以上であることが特に好ましい。
【００２５】
＜２．電解水生成システムの動作＞
次に、上記のように構成されたシステムの動作について説明する。まず、陽極１４及び陰極１５に通電する。続いて、供給管２から電解槽１へ電解液を供給する。ここで用いられる電解液は、例えば、２〜６％の濃度の希塩酸とすることができる。
【００２６】
こうして、電解液が電解槽１に供給されると、電解槽１の内部空間１３において電解処理が行われる。具体的には、陽極１４及び陰極１５において以下の反応が生じ、塩酸、塩素、及び水素を含む電解生成物が生成される。なお、塩素は次亜塩素酸が水中で分解することで発生する。
２ＨＣｌ＋Ｈ2Ｏ  →  ＨＣｌＯ＋ＨＣｌ＋Ｈ2
【００２７】
こうして、生成された電解生成物は、第２支持ブロック１２の第１貫通孔１２５から第１排出管３へ排出され、水エジェクタ６に供給される。ここで、水エジェクタ６の主管６１には水道水が圧送されているため、主管６１には連結管６２から電解生成物が吸引され、水道水に混合される。そして、電解生成物が混合された水道水は、酸性電解水として水エジェクタの主管６１の排出孔６１２から第２排出管５を介して排出される。
【００２８】
その後、水エジェクタ６から排出された酸性電解水は、収容槽４に収容された後、連続的に第３排出管７を介して排出される。
【００２９】
＜３．特徴＞
以上のように、本実施形態によれば、次の効果を得ることができる。まず、電解生成物は、電解槽１から所定の周期で排出されるため、これが水エジェクタ６において水道水に混合されると、生成された酸性電解水は、水エジェクタ６から排出されるタイミングによってｐＨが相違することになる。すなわち、電解生成物を混合した直後の酸性電解水と、次に電解生成物が混合される直前の酸性電解水とは、ｐＨが相違する。そこで、本実施形態においては、水エジェクタ６の下流側に収容槽４を設けている。この収容槽４は、電解槽１から排出される酸性電解水の流量がＳ（Ｌ／秒）、電解槽１から第１排出管３へ排出される電解生成物の排出周期がｔ（秒）であるとき、その容積を、Ｓ×ｔ（Ｌ）以上としている。そのため、例えば、少なくとも電解生成物が被処理水に混合されてから次の電解生成物が混合されるまでの間に生成される酸性電解水が、一旦、収容槽４に収容されてから排出されるため、収容槽４において、電解生成物の注入量が平均化された酸性電解水が生成される。したがって、収容槽４から排出される電解生成物のｐＨのばらつきを、抑制することができる。特に、収容槽４の容積は、大きいほど、ｐＨのばらつきを抑制できるため、２×Ｓ×ｔ（Ｌ）以上、３×Ｓ×ｔ（Ｌ）以上であることが好ましい。但し、大きくなりすぎると、装置が大型化するため、５×Ｓ×ｔ（Ｌ）より小さいことが好ましい。
【００３０】
＜４．変形例＞
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、種々の変更が可能である。
【００３１】
＜４−１＞
例えば、上記実施形態では、収容槽４を直方体状に形成しているが、特には限定されない。すなわち、上述したような容積を有していれば、形状は特には限定されず、また第２排出管５及び第３排出管７の接続位置も特には限定されない。
【００３２】
＜４−２＞
また、収容槽４において酸性電解水を強制的に撹拌する撹拌手段を設けることもできる。例えば、図４（ａ）に示すように、収容槽４に邪魔板４２を設け、酸性電解水が所定のルートを通過して排出されるようにすることができる。これにより、酸性電解水が収容槽の内部で撹拌される。また、図４（ｂ）に示すように、羽根車４３を設け、これを回転させることで、収容槽４内の酸性電解水を撹拌することもできる。
【００３３】
＜４−３＞
電解槽１の構成は、特には限定されず、塩酸を含有する電解液によって電解処理を行うことができる一室型の電解槽であれば、本発明に適用することができる。
【００３４】
＜４−４＞
また、上記実施形態では、水エジェクタ６を用いて気体と水道水とを混合しているが、これに限定されるものではなく、気体と液体とを混合できる装置を用いればよい。また、気体を混合する媒体として、水道水を用いているが、電解水用に準備された水道水以外の水であってもよい。
【実施例】
【００３５】
以下、本発明に係る実施例について説明する。但し、本発明は以下の実施例に限定されない。
【００３６】
以下の実施例１，２においては、図１〜図３で示したシステムを用いて酸性電解水を生成した。実施例１，２の相違は、収容槽の大きさである。また、比較例として、実施例１，２のシステムから収容槽を取り外したシステムを用いた。その他の構成において、実施例と比較例とは同じである。
【００３７】
システムの構成は、以下の通りである。
・陽極及び陰極    ５ｃｍ×５ｃｍの板材
・陽極と陰極との距離    ２ｍｍ
・陽極と陰極に対する電気の設定    電圧１．９４Ｖ，電流２Ａ
・水道水の流量    ２Ｌ／ｍｉｎ（０．０３３Ｌ／ｓｅｃ）
・電解液である希塩酸の濃度    ６％
・第１排出管の内径    ４ｍｍ
・収容槽の形状（実施例１）    内部空間が縦７２ｍｍ，横６７ｍｍ，高さ６７ｍｍの直方体（容積  ０．３２Ｌ）
・収容槽の形状（実施例２）    内部空間が縦１４０ｍｍ，横４２ｍｍ，高さ４２ｍｍの直方体（容積  ０．２５Ｌ）
・供給管から電解槽へ電解液を供給するためのポンプ吐出量    １．２８ｍＬ/ｍｉｎ
【００３８】
以上の構成のシステムを用い、水エジェクタから排出される酸性電解水を電解処理の開始から、５秒おきに採取し、水温、ｐＨ，有効塩素濃度を測定した。結果は、以下の通りである。なお、実施例１，２，及び比較例においては、電解槽から第１排出管への電解生成物の排出周期を３．７５秒とした。したがって、一旦、電解生成物が水道水に混合されてから、次の電解生成物が混合されるまでの間には、０．１２４Ｌ（＝０．０３３Ｌ／ｓｅｃ×３．７５ｓｅｃ）の酸性電解水が第３排出管に流される。すなわち、一周期で生成される酸性電解水の量は０．１２４Ｌとなる。
【００３９】
【表１】
2016002509.tif 000003
【００４０】
【表２】
2016002509.tif 000004
【００４１】
表１によれば、実施例１，２に係るシステムでは、ｐＨ及び有効塩素濃度がとも安定しているが、比較例は、ｐＨ及び有効塩素濃度がともにばらついており、特に、ｐＨについては最大値と最小値との差が、３．１９にも広がっている。これは、実施例１、２における収容槽の容積が、一周期で生成される酸性電解水の量である０．１２４Ｌよりも大きいためであり（実施例１：０．３２Ｌ＞０．１２４Ｌ，実施例２：０．２５Ｌ＞０．１２４Ｌ）、収容槽の中で、電解生成物の量が平均化されるからであると考えられる。したがって、これら実施例に係るシステムでは、収容槽が有効に作用し、生成された酸性電解水のｐＨが安定していることが分かった。
【符号の説明】
【００４２】
１  電解槽
３  第１排出管
４  収容槽
４１１  内部空間
６  水エジェクタ（混合部）
【図１】
2016002509.tif 000005
【図２】
2016002509.tif 000006
【図３】
2016002509.tif 000007
【図４】
2016002509.tif 000008