(57)【要約】【課題】水の有効利用を図りつつ、電解槽での電気分解を効率よく行ない溶存水素濃度を高めることができる電解水生成装置等を提供する。【解決手段】電解水生成装置１は、隔膜４３によって陽極室４０Ａと陰極室４０Ｂとに区切られ、供給された水を電気分解することにより陰極室４０Ｂで水素水を生成する電解槽４を備える。電解水生成装置１は、陽極室４０Ａに供給される水量を調整するための流量調整弁２５と、陽極室４０Ａで生成された電解水から酸素ガスを分離して排出するための排気手段２４とをさらに備える。これにより、陽極室４０Ａで発生する酸素ガスが陽極給電体４１の表面に滞留することが抑制され、効率的な電気分解によって溶存水素濃度を高めることが可能となる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
隔膜によって陰極給電体が配された陰極室と陽極給電体が配された陽極室とに区切られ、供給された水を電気分解することにより前記陰極室で水素が溶け込んだ水素水を生成する電解槽を備えた電解水生成装置であって、
前記陽極室に供給される水量を調整するための流量調整弁と、前記陽極室で生成された電解水から酸素ガスを分離して排出するための排気手段とをさらに備えたことを特徴とする電解水生成装置。
【請求項２】
前記流量調整弁の開度を制御するための制御部をさらに備え、
前記制御部は、前記流量調整弁を制御するモードとして、前記開度を第１開度とする第１モードと、前記開度を前記第１開度よりも大きい第２開度とする第２モードとを有する請求項１記載の電解水生成装置。
【請求項３】
前記陽極室に供給される水量を検出するための流量検出手段をさらに備え、
前記制御部は、前記流量検出手段によって検出される水量に基づいて前記モードを切り替える請求項２記載の電解水生成装置。
【請求項４】
前記制御部は、
前記流量検出手段によって検出される水量が予め定められた閾値以上である場合、前記第１モードで前記流量調整弁を制御し、
前記流量検出手段によって検出される水量が前記閾値未満である場合、前記第２モードで前記流量調整弁を制御する請求項３記載の電解水生成装置。
【請求項５】
前記陰極給電体及び前記陽極給電体に供給される電解電流を検出するための電流検出手段とをさらに備え、
前記制御部は、前記陰極給電体及び前記陽極給電体に印加する電解電圧と前記電解電流との関係に基づいて、前記モードを切り替える請求項２記載の電解水生成装置。
【請求項６】
前記制御部は、
前記電解電圧に対する前記電解電流の比が、予め定められた閾値以上である場合、前記第１モードで前記流量調整弁を制御し、
前記電解電圧に対する前記電解電流の比が、前記閾値未満である場合、前記第２モードで前記流量調整弁を制御する請求項５記載の電解水生成装置。
【請求項７】
前記流量調整弁は、前記排気手段の下流側に配されている請求項１乃至６のいずれかに記載の電解水生成装置。
【請求項８】
前記隔膜は、固体高分子膜を含む請求項１乃至７のいずれかに記載の電解水生成装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかに記載の電解水生成装置を備えた水素水サーバーであって、
前記陰極室で生成された水素水を貯えるタンクと、前記タンクと前記電解槽との間で水素水を循環させるための流路である循環経路とをさらに備え、
前記流量調整弁は、前記陽極室から前記タンクに至る前記循環経路に配されていることを特徴とする水素水サーバー。
【請求項１０】
前記タンク内の水を加熱する加熱手段をさらに備え、
前記加熱手段によって加熱された熱水を前記循環経路を介して前記陰極室及び前記陽極室に供給し、前記タンク、前記陰極室及び前記陽極室を殺菌する殺菌モードを有する請求項９記載の水素水サーバー。
【請求項１１】
前記流量調整弁と並列に配されたバイパス弁とをさらに備え、
前記殺菌モードのとき、前記バイパス弁が開放されて、前記陽極室に供給される熱水の水量が増やされる請求項１０記載の水素水サーバー。
【請求項１２】
請求項１乃至８のいずれかに記載の電解水生成装置を備え、
前記陰極室で生成された水素水を用いて透析原剤を混合する透析液調製用水を製造することを特徴とする透析液調製用水の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気分解によって生成された水素水を生成する電解水生成装置並びにそれを備えた水素水サーバー及び透析液調製用水の製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電気分解によって水素が溶け込んだ水素水を生成する水素水生成装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。上記特許文献１に開示されている水素水生成装置では、陽極室に供給される水量を制限して水の有効利用が図られている。
【０００３】
しかしながら、単に陽極室に供給される水量を制限した場合、陽極室で発生する酸素ガスが陽極給電体の表面等に滞留し、電解槽での電気分解が抑制されるおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１７４０６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、水の有効利用を図りつつ、電解槽での電気分解を効率よく行ない溶存水素濃度を高めることができる電解水生成装置並びにそれを備えた水素水サーバー及び透析液調製用水の製造装置を提供することを主たる目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１発明に係る電解水生成装置は、隔膜によって陰極給電体が配された陰極室と陽極給電体が配された陽極室とに区切られ、供給された水を電気分解することにより前記陰極室で水素が溶け込んだ水素水を生成する電解槽を備えた電解水生成装置であって、前記陽極室に供給される水量を調整するための流量調整弁と、前記陽極室で生成された電解水から酸素ガスを分離して排出するための排気手段とをさらに備えたことを特徴とする。
【０００７】
本発明に係る前記電解水生成装置において、前記流量調整弁の開度を制御するための制御部をさらに備え、前記制御部は、前記流量調整弁を制御するモードとして、前記開度を第１開度とする第１モードと、前記開度を前記第１開度よりも大きい第２開度とする第２モードとを有することが望ましい。
【０００８】
本発明に係る前記電解水生成装置において、前記陽極室に供給される水量を検出するための流量検出手段をさらに備え、前記制御部は、前記流量検出手段によって検出される水量に基づいて前記モードを切り替えることが望ましい。
【０００９】
本発明に係る前記電解水生成装置において、前記制御部は、前記流量検出手段によって検出される水量が予め定められた閾値以上である場合、前記第１モードで前記流量調整弁を制御し、前記流量検出手段によって検出される水量が前記閾値未満である場合、前記第２モードで前記流量調整弁を制御することが望ましい。
【００１０】
本発明に係る前記電解水生成装置において、前記陰極給電体及び前記陽極給電体に供給される電解電流を検出するための電流検出手段とをさらに備え、前記制御部は、前記陰極給電体及び前記陽極給電体に印加する電解電圧と前記電解電流との関係に基づいて、前記モードを切り替えることが望ましい。
【００１１】
本発明に係る前記電解水生成装置において、前記制御部は、前記電解電圧に対する前記電解電流の比が、予め定められた閾値以上である場合、前記第１モードで前記流量調整弁を制御し、前記電解電圧に対する前記電解電流の比が、前記閾値未満である場合、前記第２モードで前記流量調整弁を制御することが望ましい。
【００１２】
本発明に係る前記電解水生成装置において、前記流量調整弁は、前記排気手段の下流側に配されていることが望ましい。
【００１３】
本発明に係る前記電解水生成装置において、前記隔膜は、固体高分子膜を含むことが望ましい。
【００１４】
本発明の第２発明に係る水素水サーバーは、前記電解水生成装置を備えた水素水サーバーであって、前記陰極室で生成された水素水を貯えるタンクと、前記タンクと前記電解槽との間で水素水を循環させるための流路である循環経路とをさらに備え、前記流量調整弁は、前記陽極室から前記タンクに至る前記循環経路に配されていることを特徴とする。
【００１５】
本発明に係る前記水素水サーバーにおいて、前記タンク内の水を加熱する加熱手段をさらに備え、前記加熱手段によって加熱された熱水を前記循環経路を介して前記陰極室及び前記陽極室に供給し、前記タンク、前記陰極室及び前記陽極室を殺菌する殺菌モードを有することが望ましい。
【００１６】
本発明に係る前記水素水サーバーにおいて、前記流量調整弁と並列に配されたバイパス弁とをさらに備え、前記殺菌モードのとき、前記バイパス弁が開放されて、前記陽極室に供給される熱水の水量が増やされることが望ましい。
【００１７】
本発明の第３発明に係る透析液調製用水の製造装置は、前記電解水生成装置を備え、前記陰極室で生成された水素水を用いて透析原剤を混合する透析液調製用水を製造することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の第１発明に係る電解水生成装置では、陽極室に供給される水量を調整するための流量調整弁と、陽極室で生成された電解水から酸素ガスを分離して排出するための排気手段とを備えるので、陽極室で発生する酸素ガスが給電体の表面に滞留することが抑制される。これにより、水の有効利用を図りつつ、陽極給電体の表面にも電解水が十分に供給され、効率よく電気分解が行なわれ、溶存水素濃度を高めることが可能となる。
【００１９】
本発明の第２発明に係る水素水サーバーでは、水の有効利用を図りつつ、タンクに貯えられる水素水の溶存水素濃度を効率よく高めることが可能となる。
【００２０】
本発明の第３発明に係る透析液調製用水の製造装置では、水の有効利用を図りつつ、透析液調製用水の溶存水素濃度を効率よく高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１発明に係る電解水生成装置及び第２発明に係る水素水サーバーの一実施形態の概略構成を示すブロック図である。
【図２】図１の水素水サーバーの電気的構成を示すブロック図である。
【図３】図１の水素水サーバーの第１モードでの各部の動作及び水の流れを示す図である。
【図４】図３に続き、水素水サーバーの第２モードでの各部の動作及び水の流れを示す図である。
【図５】図１の水素水サーバーの吐水モードでの各部の動作及び水の流れを示す図である。
【図６】図１の水素水サーバーの殺菌モードでの各部の動作及び水の流れを示す図である。
【図７】図６に続き、水素水サーバーの殺菌モードでの各部の動作及び水の流れを示す図である。
【図８】本発明の第１発明に係る電解水生成装置及び第３発明に係る透析液調製用水の製造装置の一実施形態の概略構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。
図１は、第１発明の実施形態である電解水生成装置１及び第２発明の実施形態である水素水サーバー１００の概略構成を示している。水素水サーバー１００は、電解水生成装置１を備え、電解水生成装置１によって生成された水素が溶け込んだ水素水を随時提供可能に貯える装置である。水素水サーバー１００によって提供された水素水は、飲用又は料理用等の水として用いることができる。
【００２３】
電解水生成装置１は、電解槽４と、排気手段２４と、流量調整弁２５とを備える。電解水生成装置１は、水素水サーバー１００の主要部として適用される形態の他、電解水を生成する装置として単独でも機能する。排気手段２４及び流量調整弁２５は、電解槽４の下流側に設けられている。
【００２４】
電解槽４は、供給された水を電気分解することにより水素水を生成する。電解槽４は、電解室４０と、陽極給電体４１と、陰極給電体４２と、隔膜４３とを有している。電解室４０は、隔膜４３によって、陽極給電体４１側の陽極室４０Ａと、陰極給電体４２側の陰極室４０Ｂとに区切られる。
【００２５】
陽極給電体４１及び陰極給電体４２には、例えば、チタニウム等からなるエクスパンドメタル等の網状金属の表面に白金のめっき層が形成されたものが適用されている。このような網状の陽極給電体４１及び陰極給電体４２は、隔膜４３を挟持しながら、隔膜４３の表面に水を行き渡らせることができ、電解室４０内での電気分解を促進する。白金のめっき層は、チタニウムの酸化を防止する。
【００２６】
隔膜４３には、例えば、スルホン酸基を有するフッ素系樹脂からなる固体高分子材料等が適宜用いられている。隔膜４３の両面には、白金からなるめっき層が形成されている。隔膜４３のめっき層と陽極給電体４１及び陰極給電体４２とは、当接し、電気的に接続される。隔膜４３は、電気分解で生じたイオンを通過させる。隔膜４３を介して陽極給電体４１と、陰極給電体４２とが電気的に接続される。固体高分子材料からなる隔膜４３が適用される場合、水素水のｐＨ値を上昇させることなく、溶存水素濃度を高めることができる。
【００２７】
電解室４０内での電気分解によって、陽極室４０Ａでは酸素ガスが発生し、陰極室４０Ｂでは水素ガスが発生する。本発明では、陰極室４０Ｂで発生した水素ガスが陰極室４０Ｂ内の電解水に溶け込んで、水素水が生成される。このような電気分解を伴って生成された水素水は、「電解水素水」と称される。
【００２８】
排気手段２４及び流量調整弁２５は、陽極室４０Ａに接続されている。排気手段２４は、陽極室４０Ａで生成された電解水から酸素ガスを分離して排出するいわゆるガス抜き弁を含む。これにより、陽極室４０Ａで発生する酸素ガスが陽極給電体４１の表面に滞留することが抑制される。従って、陽極給電体４１の表面にも電解水が十分に供給され、効率よく電気分解が行なわれ、溶存水素濃度を高めることが可能となる。
【００２９】
流量調整弁２５は、排気手段２４の下流側に設けられている。これにより、流量調整弁２５によって酸素ガスの排出が妨げられるおそれが抑制される。流量調整弁２５は、陽極室４０Ａに供給される水量を調整する。例えば、流量調整弁２５が陽極室４０Ａから流出する水を制限することにより、陽極室４０Ａに供給される水量を制限する。これにより、電解槽４に供給される水のうち大部分は陰極室４０Ｂに供給されて水素水となり、水の有効利用を図ることが可能となる。
【００３０】
電解水生成装置１は、流量センサー（流量検出手段）２７Ａ及び２７Ｂを含んでいる。流量センサー２７Ａは、陽極室４０Ａの上流側に設けられ、陽極室４０Ａに供給される水量を検出する。流量センサー２７Ｂは、陰極室４０Ｂの上流側に設けられ、陰極室４０Ｂに供給される水量を検出する。
【００３１】
図２は、水素水サーバー１００の電気的構成を示している。水素水サーバー１００は、制御部６と、電流検出手段４４を備えている。
【００３２】
制御部６は、陽極給電体４１、陰極給電体４２等の各部の制御を司る。制御部６は、例えば、各種の演算処理、情報処理等を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）及びＣＰＵの動作を司るプログラム及び各種の情報を記憶するメモリ等を有している。陽極給電体４１と制御部６との間の電流供給ラインには、電流検出手段４４が設けられている。電流検出手段４４は、陰極給電体４２と制御部６との間の電流供給ラインに設けられていてもよい。電流検出手段４４は、陽極給電体４１、陰極給電体４２に供給する電解電流Ｉを検出し、その値に相当する電気信号を制御部６に出力する。
【００３３】
制御部６は、例えば、電流検出手段４４から出力された電気信号に基づいて、陽極給電体４１及び陰極給電体４２に印加する直流電圧を制御する。より具体的には、制御部６は、予め設定された溶存水素濃度に応じて、電流検出手段４４によって検出される電解電流Ｉが所望の値となるように、陽極給電体４１及び陰極給電体４２に印加する直流電圧をフィードバック制御する。例えば、電解電流Ｉが過大である場合、制御部６は、上記電圧を減少させ、電解電流Ｉが過小である場合、制御部６は、上記電圧を増加させる。これにより、陽極給電体４１及び陰極給電体４２に供給する電解電流Ｉが適切に制御される。
【００３４】
制御部６には、流量センサー２７Ａ及び２７Ｂから電気信号が入力される。流量センサー２７Ａは、陽極室４０Ａに供給される水量を検出し、その値に相当する電気信号を制御部６に出力する。流量センサー２７Ｂは、陰極室４０Ｂに供給される水量を検出し、その値に相当する電気信号を制御部６に出力する。
【００３５】
制御部６は、流量調整弁２５の開度を制御する。制御部６は、流量調整弁２５を制御するモードとして、第１モード及び第２モードを有する。第１モードでは、制御部６は、流量調整弁２５の開度を第１開度とする。通常の運転時において、制御部６は、第１モードで流量調整弁２５を制御する。すなわち、流量調整弁２５の開度の初期設定は、第１開度である。一方、第２モードでは、制御部６は、流量調整弁２５の開度を第１開度よりも大きい第２開度とする。
【００３６】
第１モードから第２モードへの切替は、例えば、流量センサー２７Ａから入力された電気信号に基づいて実行されうる。
【００３７】
より具体的には、流量センサー２７Ａによって検出される水量が予め定められた閾値以上である場合、陽極室４０Ａに十分な電解水が満たされ、電解槽４で正常に電気分解が行なわれていると推定できる。従って、制御部６は、流量調整弁２５を第１開度になるように制御して、陽極室４０Ａに供給される水量を第１水量に制限する。
【００３８】
一方、流量センサー２７Ａによって検出される水量が上記閾値未満である場合、陽極室４０Ａ内に酸素ガスが滞留し、電解槽４での電気分解を妨げているおそれがあると推定できる。従って、制御部６は、流量調整弁２５を制御するモードを第１モードから第２モードへと切り替えて、流量調整弁２５の開度を第２開度になるように制御する。これにより、陽極室４０Ａに供給される水量が増加し、滞留していた酸素ガスが水流によって陽極室４０Ａから排出される。従って、陽極室４０Ａには再び十分な電解水が満たされ、電解槽４での効率的な電気分解が復活する。
【００３９】
第２モードでの運転は、滞留していた酸素ガスが陽極室４０Ａから排出されたと考えれる所定の時間にわたって継続される。上記時間は、実験等により予め定めることができる。上記時間が経過すると、制御部６は、流量調整弁２５を制御するモードを第２モードから第１モードへと切り替えて、流量調整弁２５の開度を第１開度になるように制御する。
【００４０】
また、制御部６は、流量センサー２７Ａによって検出される水量と、流量センサー２７Ｂによって検出される水量とを比較することにより、流量調整弁２５の開度を制御するように構成されていてもよい。例えば、流量センサー２７Ｂによって検出される水量に対して流量センサー２７Ａによって検出される水量が著しく少ない場合、制御部６は、流量調整弁２５を制御するモードを第１モードから第２モードへと切り替える。
【００４１】
また、制御部６は、陽極給電体４１及び陰極給電体４２に印加する電解電圧と、電流検出手段４４によって検出された電解電流Ｉとの関係に基づいて、流量調整弁２５の開度を制御するように構成されていてもよい。
【００４２】
より具体的には、電解電圧に対する電解電流Ｉの比が予め定められた閾値以上である場合、陽極室４０Ａに十分な電解水が満たされ、電解槽４で効率的な電気分解が行なわれていると推定できる。従って、制御部６は、流量調整弁２５を第１開度になるように制御して、陽極室４０Ａに供給される水量を第１水量に制限する。
【００４３】
一方、電解電圧に対する電解電流Ｉの比が上記閾値未満である場合、陽極室４０Ａ内に酸素ガスが滞留し、電解槽４での電気分解を妨げているおそれがあると推定できる。従って、制御部６は、流量調整弁２５を制御するモードを第１モードから第２モードへと切り替えて、流量調整弁２５の開度を第２開度となるように制御する。これにより、陽極室４０Ａに供給される水量が増加し、滞留していた酸素ガスが水流によって陽極室４０Ａから排出される。第２モードから第１モードへの復帰は、上記と同様である。
【００４４】
また、制御部６は、電流検出手段４４によって検出された電解電流Ｉを予め定められた閾値と比較することにより、流量調整弁２５の開度を制御するように構成されていてもよい。さらに、制御部６は、流量センサー２７Ａによって検出される水量に基づく判断と電流検出手段４４によって検出された電解電流Ｉに基づく判断とを組み合わせることより、流量調整弁２５の開度を制御するように構成されていてもよい。
【００４５】
図１及び２に示されるように、水素水サーバー１００は、浄水フィルター２と、タンク３と、操作部５とをさらに備えている。
【００４６】
浄水フィルター２は、タンク３に供給される水を浄化する。浄水フィルター２は、水素水サーバー１００の本体部に対して着脱により交換可能に構成されている。浄水フィルター２は、タンク３の上流側の入水経路１１に設けられている。入水経路１１には、原水が供給される。原水には、一般的には水道水が利用されるが、その他、例えば、井戸水、地下水等を用いることができる。入水経路１１は、入水弁２１を有する。入水弁２１は、水素水サーバー１００への通水量を制御する。
【００４７】
本実施形態の浄水フィルター２は、プレフィルター２Ａ、カーボン（活性炭）フィルター２Ｂ及び中空糸膜フィルター２Ｃを含む。プレフィルター２Ａ、カーボン（活性炭）フィルター２Ｂ及び中空糸膜フィルター２Ｃは、それぞれ水素水サーバー１００の本体部に対して着脱により交換可能に構成されている。プレフィルター２Ａは、最も上流側に配され、例えば原水に含まれる０．５μｍ以上の物質を除去する。カーボンフィルター２Ｂは、プレフィルター２Ａの下流側に配され、プレフィルター２Ａを通過した物質を吸着によって除去する。中空糸膜フィルター２Ｃは、カーボンフィルター２Ｂの下流側に配され、プレフィルター２Ａ及びカーボンフィルター２Ｂを通過した例えば０．１μｍ以上の物質を除去する。
【００４８】
タンク３は、浄水フィルター２を通過した水を貯える。制御部６は、水量センサー３１から出力された電気信号に基づいて、入水弁２１の開閉を制御することにより、タンク３の貯水量を適切に維持する。図１に示されるように、水量センサー３１は、タンク３の上部に設けられている。水量センサー３１は、水に浮くフロート部を有する。本実施形態では、水量センサー３１は、タンク３の上部に設けられ、タンク３の貯水量が略満水状態となったとき、その旨の電気信号を制御部６に出力する。
【００４９】
制御部６は、水量センサー３１から上述した満水状態である旨の電気信号の入力を受けていないとき、入水弁２１を開放状態に制御する。これにより、タンク３に水が適宜補充され、貯水量が適切に維持される。
【００５０】
図２に示される操作部５は、ユーザーによって操作されるスイッチ又は静電容量を検出するタッチパネル等（図示せず）を有する。ユーザーは、操作部５を操作することにより、例えば、後述する水素水サーバー１００の運転モードを設定することができる。ユーザーによって操作部５が操作されると、操作部５は対応する電気信号を制御部６に出力する。制御部６は、操作部５から入力された電気信号に応じて、水素水サーバー１００の各部を制御する。
【００５１】
図１に示されるように、タンク３と電解槽４との間には、循環経路１２が設けられている。循環経路１２は、タンク３と電解槽４との間で水を循環させるための流路である。タンク３に貯えられた水は、循環経路１２を介して電解槽４に供給され、電気分解された後、循環経路１２を介してタンク３に戻る。
【００５２】
循環経路１２は、電解槽４の上流側に配された循環経路１２ａ、１２ｂ及び１２ｃと、電解槽４の下流側に配された循環経路１２ｄ及び１２ｅを含む。循環経路１２ａは、上流の一端側でタンク３に接続され、下流の他端側で循環経路１２ｂ及び１２ｃに分岐する。循環経路１２ａには、ポンプ２２が設けられている。ポンプ２２は、循環経路１２内の水を駆動して、循環経路１２内を循環させる。循環経路１２内で水を循環させながら、電解槽４で電気分解を行なうことにより、タンク３内に貯えられた水の溶存水素濃度が高められる。
【００５３】
循環経路１２ｂは、下流側で陽極室４０Ａに接続され、循環経路１２ｃは、下流側で陰極室４０Ｂに接続されている。循環経路１２ｂには流量センサー２７Ａが、循環経路１２ｃには流量センサー２７Ｂがそれぞれ設けられている。流量センサー２７Ａは、陽極室４０Ａに流れ込む水の流量を検出する。流量センサー２７Ｂは、陰極室４０Ｂに流れ込む水の流量を検出する。循環経路１２ｄは、上流の一端側で陽極室４０Ａに接続され、下流の他端側でタンク３に接続されている。循環経路１２ｅは、上流の一端側で陰極室４０Ｂに接続され、下流の他端側でタンク３に接続されている。
【００５４】
本実施形態では、排気手段２４及び流量調整弁２５は、陽極室４０Ａからタンク３に至る循環経路１２ｄに配されている。これにより、陽極室４０Ａに流出する水の経路と酸素ガスの排出経路とが一致するので、酸素ガスが効率よく排出されうる。また、排気手段２４と流量調整弁２５とが陽極室４０Ａの下流側に集約され、水素水サーバー１００の構成が簡素化されうる。
【００５５】
水素水の循環にあたって、制御部６は、ポンプ２２の駆動電圧を制御する。このとき、制御部６は、流量センサー２７Ａ及び２７Ｂによって検出された流量を監視しながら、ポンプ２２の駆動電圧を制御する。これにより、タンク３に貯えられた水素水が、タンク３と電解槽４との間の循環経路１２を循環し、陽極室４０Ａ及び陰極室４０Ｂに電解水が満たされる。さらに制御部６は、陽極給電体４１及び陰極給電体４２に電解電圧を印加する。これにより、電解槽４に供給された電解水がさらに電気分解され、タンク３内に貯えられた水素水の溶存水素濃度が高く維持されうる。何らかの事情により、流量センサー２７Ａ及び２７Ｂによって検出された流量が十分な値に満たない場合は、陽極給電体４１及び陰極給電体４２への電解電圧の印加を停止する。これにより、電解槽４に電解水が十分に供給されていない状態での電解電圧の印加が防止されうる。
【００５６】
図１に示されるように、水素水サーバー１００は、陰極室４０Ｂに接続された吐水経路１３を備える。吐水経路１３は、陰極室４０Ｂで生成された水素水を吐水するための流路である。本実施形態の吐水経路１３は、循環経路１２ｅの一端側から分岐して陰極室４０Ｂに接続されている。これにより、水素水サーバー１００の構成が簡素化される。
【００５７】
吐水経路１３が循環経路１２ｅから分岐する分岐部１２ｆには、流路切替弁２３が配されている。流路切替弁２３には、いわゆる三方弁が適用されうる。流路切替弁２３は、水素水サーバー１００の運転モードに応じて制御部６によって制御され、分岐部１２ｆよりも下流側の流路の一部又は全部を循環経路１２ｅ又は吐水経路１３に切り替える。すなわち、電解水生成モードでは、分岐部１２ｆよりも下流側の流路の全部が循環経路１２ｅとされる。そして、吐水モードでは、分岐部１２ｆよりも下流側の流路の一部又は全部が吐水経路１３へと切り替えられる。これにより、簡素な構成で流路の切替が実現可能となる。なお、吐水経路１３は、陰極室４０Ｂに直接的に接続されていてもよい。
【００５８】
吐水経路１３の先端側には、吐水口１３ａが設けられている。吐水口１３ａの下方には、カップ５００等を載置可能な空間が形成され、カップ５００からこぼれた水を収集するための受け皿部１３ｂが設けられている。
【００５９】
タンク３に貯えられた水素水が消費されると、水量センサー３１から出力された電気信号に基づいて、制御部６は、入水弁２１を開放し、入水経路１１からタンク３に水が補充される。このとき、タンク３に貯えられた水素水の溶存水素濃度が低下するため、制御部６は、タンク３と電解槽４との間の循環経路１２でタンク３に貯えられた水素水を再び循環させながら、電解槽４で電気分解させ、溶存水素濃度を高める。
【００６０】
図１に示されるように、タンク３には、冷却装置７が接続されている。冷却装置７は、冷媒を冷却してタンク３の外壁に供給することにより、タンク３を冷却する。冷却装置７の動作は、制御部６によって制御される。これにより、冷却装置７によってタンク３に貯えられた水素水が所望の温度に冷却される。従って、ユーザーの要求に応じて、冷却された水素水を随時提供することが可能となり、水素水サーバー１００の使い勝手が高められる。
【００６１】
本実施形態では、制御部６による管理の下で、タンク３に貯えられた水素水は、定期的に入れ替えられる。水素水の入れ替えにあたっては、まず、タンク３に貯えられた水素水が排出され、その後、入水経路１１から新たな水がタンク３に供給される。
【００６２】
タンク３には、水素水を排出するための排水経路１４が接続されている。本実施形態では、循環経路１２ａの一部を介してタンク３と排水経路１４とが接続されている。タンク３と排水経路１４とが直接的に接続される構成であってもよい。
【００６３】
排水経路１４には、排水弁２６が設けられている。排水弁２６は、制御部６によって制御され開閉動作する。排水弁２６が開かれると、タンク３に貯えられた水素水が排水口１４ａから排出される。
【００６４】
上記受け皿部１３ｂは、経路１３ｃを介して排水経路１４に接続されている。受け皿部１３ｂによって収集された水は、経路１３ｃを経由して排水経路１４から排出される。
【００６５】
図１に示されるように、タンク３には、水を加熱するためのヒーター（加熱手段）８が設けられている。ヒーター８は、ジュール熱によって発熱し、タンク３に貯えられた水を加熱する。また、循環経路１２のタンク３とポンプ２２との間には、ヒーター（加熱手段）８Ａが設けられている。ヒーター８Ａは、循環経路１２を構成する管の一部に設けられている。ヒーター８Ａは、ジュール熱によって発熱し、循環経路１２内の水を加熱する。ヒーター８及び８Ａは、制御部６によって制御される。ヒーター８又は８Ａのうち、いずれか一方のみが加熱手段として適用されていてもよい。
【００６６】
制御部６は、ヒーター８及び８Ａを制御して、タンク３に貯えられた水及び循環経路１２内の水を加熱させる。これにより、タンク３内及び循環経路１２内で熱水が生成され、タンク３及び循環経路１２内が熱水によって殺菌され、細菌等の繁殖が抑制される。
【００６７】
循環経路１２ｄには、バイパス弁２８が設けられている。バイパス弁２８は、流量調整弁２５と並列に配されている。バイパス弁２８は、制御部６によって、ヒーター８及び８Ａの動作に連動するように制御される。バイパス弁２８が開かれると、循環経路１２ｄの水量が増加し、陽極室４０Ａに供給される熱水が増加する。流量調整弁２５による水量の調整範囲が十分に広い場合は、バイパス弁２８が省略されていてもよい。
【００６８】
水素水サーバー１００は、運転モードとして、電気分解によって水素水を生成し、タンク３に貯える「電解水生成モード」と、タンク３に貯えられた水素水を吐水する「吐水モード」と、タンク３及び電解槽４等を殺菌する「殺菌モード」とを有する。
【００６９】
図３及び４は、電解水生成モードでの水素水サーバー１００の各部の動作及び水の流れを示している。同図では、水の満たされている領域が薄いハッチングで示されている（以下、図５乃至７においても同様とする）。
【００７０】
電解水生成モードでは、流路切替弁２３の循環経路１２ｅ側の流路は開かれ、吐水経路１３側の流路は閉じられている。さらに、排水弁２６は閉じられ、入水弁２１はタンク３の貯水量に応じて適宜開閉される。
【００７１】
図３では、制御部６が第１モードで流量調整弁２５を制御している状態が、図４では、制御部６が第２モードで流量調整弁２５を制御している状態がそれぞれ示されている。
【００７２】
図３に示されるように、第１モードでは、バイパス弁２８が閉じられると共に、流量調整弁２５が第１開度＃１に絞られており、循環経路１２ｄの流量が制限されている。
【００７３】
陽極室４０Ａ及び陰極室４０Ｂに水が満たされた状態で、陽極給電体４１及び陰極給電体４２に電解電圧が印加されると、電解槽４で電気分解が開始され、陰極室４０Ｂで水素水が生成される。このとき、制御部６は、電流検出手段４４によって検出される電解電流が所望の値となるように、電解電圧をフィードバック制御する。そして、ポンプ２２に駆動電圧が印加されると、ポンプ２２によって循環経路１２内の水が圧送され、タンク３及び電解槽４を含む循環経路１２内を水が循環し、陰極室４０Ｂで生成された水素水がタンク３に回収される。
【００７４】
このとき、陽極室４０Ａで電気分解によって生じた酸素ガスは、循環経路１２ｄを上方に移動し、排気手段２４から排出される。水素水サーバー１００の内部空間は、外部から密閉されてないので、排気手段２４から排出された酸素ガスは、水素水サーバー１００の外部の大気に開放される。
【００７５】
さらに、流量調整弁２５の開度が第１開度＃１に絞られ、バイパス弁２８が閉じられていることから、陽極室４０Ａからタンク３に戻る電解水の流れが制限される。これにより、溶存水素濃度の上昇に寄与しない陽極室４０Ａの電解水は、ほとんどタンク３に戻らないので、タンク３内の水素水の溶存水素濃度が効率よく高められる。また、微量ながらも陽極室４０Ａに流入出する電解水によって陽極室４０Ａ内での酸素ガスの滞留を抑制でき、電解槽４での電気分解を効率的に行なうことができる。電解水生成モードでは、流量調整弁２５を完全に閉じることにより、陽極室４０Ａの電解水がタンク３に戻らないように水素水サーバー１００が構成されていてもよい。この場合、水の利用効率がより一層高められる。
【００７６】
何らかの事情により、陽極給電体４１の表面に酸素ガスが付着し、陽極室４０Ａに滞留する場合がある。このような場合、酸素ガスが付着した領域で電気分解が行なわれないため、電解槽４での電気分解の効率が低下する。
【００７７】
そこで、本実施形態では、図４に示されるように、流量調整弁２５の開度を第２開度＃２として陽極給電体４１に供給される水量を増やす。これにより、陽極室４０Ａに流入出する電解水と共に、滞留していた酸素ガスが移動し、陽極室４０Ａから排出される。従って、陽極室４０Ａには再び十分な電解水が満たされ、電解槽４での効率的な電気分解が復活する。
【００７８】
図５は、吐水モードでの水素水サーバー１００の各部の動作及び水の流れを示している。吐水モードでは、図３に示される第１モードの状態から、流路切替弁２３によって、陰極室４０Ｂを通過した水素水の流路が切り替えられる。すなわち、吐水モードでは、循環経路１２ｅ側の流路は閉じられ、吐水経路１３側の流路は開かれる。この状態でポンプ２２が駆動することにより、陰極室４０Ｂを通過した水素水は、吐水経路１３に流入し、吐水口１３ａから吐出される。このとき、制御部６が、陽極給電体４１及び陰極給電体４２に電解電圧を印加するように、構成されていてよい。
【００７９】
図６及び７は、殺菌モードでの水素水サーバー１００の各部の動作及び水の流れを時系列で示している。殺菌モードでは、タンク３内及び循環経路１２内の水が加熱されて循環され、タンク３、電解槽４及び循環経路１２等の各部が加熱により殺菌される。これにより、水素水サーバー１００内の各部での細菌等の繁殖が抑制される。殺菌モードは、制御部６の管理の下、定期的に実行される。例えば、殺菌モードは、毎日の深夜の時間帯等に実行される。殺菌モードを実行する時間帯等は、例えば、ユーザーが操作部５を操作して適宜設定することができる。
【００８０】
殺菌モードでは、制御部６によって、流路切替弁２３及び排水弁２６の状態は、当初電解水生成モードと同等に制御される。すなわち流路切替弁２３の循環経路１２ｅ側の流路は開かれ、吐水経路１３側の流路は閉じられている。そして、排水弁２６は閉じられている。さらに、殺菌モードでは、流量調整弁２５及びバイパス弁２８が開かれる。この状態でポンプ２２が駆動されると、陽極室４０Ａ、流量センサー２７Ａ、循環経路１２ｂ及び１２ｄにも十分な熱水が供給され、陽極室４０Ａ、流量センサー２７Ａ、循環経路１２ｂ及び１２ｄ等が熱水によって加熱され殺菌される。
【００８１】
陽極室４０Ａに供給される熱水の流量は、陰極室４０Ｂに供給される熱水の流量と同等に設定されるのが望ましい。これにより、陽極室４０Ａにも陰極室４０Ｂと同量の熱水が供給され、陽極室４０Ａ、循環経路１２ａ及び１２ｂが十分に殺菌されうる。
【００８２】
なお、ヒーター８及び８Ａを制御して、タンク３に貯えられた水及び循環経路１２内の水を加熱するにあたっては、予め排水弁２６を開いて、排水口１４ａからタンク３に貯えられた水の一部を排出してもよい。この場合、加熱する水が少量となるため、短時間かつ少ない電力で加熱を完了させることが可能となる。
【００８３】
さらにこの場合、殺菌モードでのタンク３内の熱水は、水蒸気Ｓを含むのが望ましい。タンク３内に水蒸気Ｓが充満されることにより、タンク３の貯水量が減じられることに起因する熱水が浸かってないタンク３の上部領域が水蒸気Ｓによって殺菌される。例えば、水量センサー３１及び天壁３３等が水蒸気Ｓによって殺菌される。
【００８４】
なお、短時間で十分な殺菌効果を得るために、熱水の温度は、例えば、７５℃以上が望ましい。
【００８５】
タンク３及び電解槽４等の殺菌が完了すると、制御部６は、ヒーター８及び８Ａをオフし、加熱を終了すると共に、ポンプ２２の駆動を終了する。そして、図７に示されるように、排水弁２６を開いて、タンク３、循環経路１２及び電解槽４等から熱水を排出する。また、流路切替弁２３の循環経路１２ｅ側の流路は閉じられ、吐水経路１３側の流路は開かれることにより、吐水経路１３から熱水を排出する。このとき、吐水経路１３及び排水経路１４を通過する熱水によって、吐水経路１３及び排水経路１４が殺菌される。また、吐水口１３ａから吐出された熱水は、受け皿部１３ｂによって収集され、経路１３ｃを通過して排水経路１４に至る。これにより、受け皿部１３ｂ及び経路１３ｃが殺菌される。
【００８６】
殺菌モードでは、制御部６は、流量センサー２７Ａ及び２７Ｂによって検出された流量を監視しながら、ポンプ２２の駆動電圧を制御する。これにより、循環経路１２及び電解槽４を流れる熱水の量が制御部６によって管理される。制御部６は、循環経路１２及び電解槽４を流れる熱水の量に基づいて、循環経路１２及び電解槽４の殺菌の進行具合を把握し、殺菌モードを適宜終了させることができる。なお、殺菌モードの終了にあたっては、制御部６は、ポンプ２２を停止させると共に、流量調整弁２５及びバイパス弁２８を開く。これにより、循環経路１２ｂ、１２ｄ及び陽極室４０Ａ内の熱水が排水経路１４から排出される。
【００８７】
図１に示されるように、本実施形態では、タンク３の天壁３３に、紫外線ＬＥＤ（紫外線照射手段）３４が設けられている。紫外線ＬＥＤ３４は、制御部６によって制御されて紫外線を照射する発光ダイオードである。紫外線ＬＥＤ３４から照射される紫外線によって、タンク３の内部が殺菌される。紫外線ＬＥＤ３４は、タンク３の他、循環経路１２又は電解槽４に設けられていてもよい。紫外線ＬＥＤ３４は、上記電解水生成モード及び殺菌モードにおいて点灯させることができる。水素水サーバー１００の運転中において、紫外線ＬＥＤ３４が常時又は定期的に点灯するように構成されていてもよい。
【００８８】
図８は、本発明の第３発明の実施形態である透析液調製用水の製造装置２００の一実施形態の概略構成を示す。製造装置２００は、第１発明の実施形態である電解水生成装置１Ａを備えている。製造装置２００は、電解水生成装置１Ａで生成された水素水を用いて透析原剤を混合する透析液調製用水を製造する。電解水生成装置１Ａのうち、以下で説明されていない部分については、上述した電解水生成装置１の構成が適宜採用されうる。
【００８９】
本実施形態の電解水生成装置１Ａは、複数の電解槽４を備え、大量の水素水を生成しうる。これにより、製造装置２００は、多人数の透析に用いられる透析液調製用水を製造することができる。各電解槽４は、並列に接続されている。図８では、４個の電解槽４が適用されているが、電解槽４の個数は、製造装置２００の仕様により要求されている水素水の供給能力に応じて適宜設定されうる。
【００９０】
製造装置２００は、電解水生成装置１Ａと、軟水化装置２０１と、活性炭処理装置２０２と、加圧ポンプ２０３と逆浸透膜モジュール２０４等を備えている。
【００９１】
軟水化装置２０１には、水道水等の原水が供給される。軟水化装置２０１は、原水からカルシウムイオン及びマグネシウムイオン等の硬度成分を除去して軟水化する。
【００９２】
活性炭処理装置２０２は、微細な多孔質物質である活性炭を有し、軟水化装置２０１から供給される水から塩素等を吸着・除去する。活性炭処理装置２０２を通過した水は、電解水生成装置１Ａに送られる。
【００９３】
加圧ポンプ２０３は、電解水生成装置１Ａの陰極室４０Ｂで生成された水素水を逆浸透膜モジュール２０４に圧送する。逆浸透膜モジュール２０４は、逆浸透膜（図示せず）を有している。逆浸透膜は、加圧ポンプ２０３によって圧送された水を濾過する。すなわち、逆浸透膜は、加圧ポンプ２０３によって圧送された水素水から微量な金属類等の不純物を取り除き、水素水を濾過する。逆浸透膜を透過して濾過処理された水素水は、希釈装置３００に供給される。
【００９４】
以上、本実施形態の電解水生成装置１等が詳細に説明されたが、本発明は上記の具体的な実施形態に限定されることなく種々の態様に変更して実施される。すなわち、電解水生成装置１は、隔膜４３によって陽極室４０Ａと陰極室４０Ｂとに区切られ、供給された水を電気分解することにより陰極室４０Ｂで水素水を生成する電解槽４を備え、陽極室４０Ａに供給される水量を調整するための流量調整弁２５と、陽極室４０Ａで生成された電解水から酸素ガスを分離して排出するための排気手段２４とをさらに備えていればよい。
【符号の説明】
【００９５】
１    電解水生成装置
３    タンク
４    電解槽
６    制御部
８    ヒーター（加熱手段）
１２    循環経路
２４    排気手段
２５    流量調整弁
２７Ａ  流量センサー（流量検出手段）
２８    バイパス弁
４０Ａ  陽極室
４０Ｂ  陰極室
４３    隔膜
４４    電流検出手段
１００    水素水サーバー
２００    製造装置
【図１】
2017087110.tif 000003
【図２】
2017087110.tif 000004
【図３】
2017087110.tif 000005
【図４】
2017087110.tif 000006
【図５】
2017087110.tif 000007
【図６】
2017087110.tif 000008
【図７】
2017087110.tif 000009
【図８】
2017087110.tif 000010