JP2008086886A

JP2008086886A - 電解水生成装置

Info

Publication number: JP2008086886A
Application number: JP2006269495A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Noguchi; 弘之野口; Juichi Nishikawa; 壽一西川
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2006-09-29
Filing date: 2006-09-29
Publication date: 2008-04-17

Abstract

【課題】簡便な装置構成を有すると共に、アルカリ性電解水を生成するにあたってｐＨの上昇を抑制しつつ水素を安定且つ高効率に生成させることができ、且つアルカリ性電解水のｐＨと水素含有量とを所望の値に制御することができる電解水生成装置を提供する。
【解決手段】通電量調整手段による陰極室４での原水への通電量が所定の水素含有量を有するアルカリ性電解水を得るために必要な値となる状態で、ｐＨ測定手段２１によるアルカリ水吐出路９から吐出されるアルカリ性電解水のｐＨの測定結果が所定の値となるように、電流密度分布変更手段１２にて陰極３及び陽極１の表面における電流密度の粗密の分布を変更する。
【選択図】図１

Description

本発明は、水道水等の原水を電解して水素を含むアルカリ性電解水を生成する電解水生成装置に関するものである。

従来、原水を電気分解してアルカリ性電解水や酸性電解水を生成する電解水生成装置には、電極や隔膜５を備えた電解槽６に原水を連続的に通水しながら電極間に電圧を印加することで電解水を連続的に生成するものがある。

従来の一般的な電解水生成装置の構成の模式図を図９に示す。この電解水生成装置では電解槽６内は隔膜５により陰極室４と陽極室２とに隔てられ、陰極室４には陰極３が、陽極室２には陽極１が、それぞれ配設されている。

このような電解水生成装置では、水道水等のカルシウムイオンを含む飲用可能な水（原水）を電解槽６内に通水しながら、陰極３と陽極１との間に電圧を印加することにより原水に直流電流を通電すると、原水に含まれるカルシウムイオン等の陽イオンは陰極３に、陰イオンは陽極１に引き寄せられて、電極の表面において接触している水は電気分解されて下記に示した反応が起こる。

陰極反応
２Ｈ₂Ｏ＋２ｅ^- →Ｈ₂＋２ＯＨ^-
陽極反応
Ｈ₂Ｏ→１／２Ｏ₂＋２Ｈ⁺＋２ｅ^-
すなわち、電気分解によって陰極室４では水酸化物イオン、水素ガスを含有したｐＨ値がアルカリ性のアルカリ性電解水を生成し、陽極室２では酸素ガスを含有したｐＨ値が酸性の酸性電解水をそれぞれ生成する。

なお、原水の電気伝導率が低い場合には、所定のｐＨ値のアルカリ性電解水を生成するために電解補助剤としてカルシウム化合物等を添加する必要がある。

図１０は電解水生成装置の構成の一例を示したものである。図示の例では、電解槽６内は隔膜５により陰極室４と陽極室２とに隔てられ、陰極室４には陰極３が、陽極室２には陽極１が、それぞれ配設されている。電解槽６に原水を供給する原水供給路７は、陰極室４に直接連通する陰極側原水供給路７ａと、陽極室２に直接連通する陽極側原水供給路７ｂとに分岐されている。また、原水供給路７には浄水部１７が設けられ、陽極側原水供給路７ｂには電解質供給装置１８が設けられている。浄水部１７は、原水中に含まれる有機物、無機物あるいは次亜塩素酸などの臭気成分を除去するものであり、通常、抗菌活性炭フィルタ及び中空糸膜などのマイクロフィルターにて構成されている。また電解質供給装置１８は、原水の電気伝導率が低い場合に所定のｐＨ値のアルカリ性電解水を生成するため、原水に電解補助剤としてカルシウム化合物等を添加するものである。また、陰極室４にはこの陰極室４で生成されたアルカリ性電解水を吐出する吐水経路（アルカリ水吐出路９）が接続され、また陽極室２にはこの陽極室２で生成された酸性電解水を吐出する吐水経路（酸性水吐出路８）が接続されている。

このように構成される電解水生成装置では、陰極３及び陽極１の間に電圧が印加された状態で、原水供給路７を通水する原水が浄水部１７にて浄化された後、陰極側原水供給路７ａ及び陽極側原水供給路７ｂを通じてそれぞれ陰極室４及び陽極室２へ供給される。このとき原水に含まれるカルシウムイオン等の陽イオンは陰極３に、陰イオンは陽極１に引き寄せられ、電極の表面において接触している水は電気分解されて上記と同様の電極反応が起こり、陰極室４ではアルカリ性電解水を生成し、陽極室２では酸性電解水を生成する。

生成したアルカリ性電解水及び酸性電解水は、アルカリ水吐出路９及び陽極水吐水路８から吐出されるものであり、このように電解水が連続的に生成されるものである。
生成されるアルカリ性電解水は胃腸症状の改善に有効な医療用物質（治療用水）であり、ｐＨ９〜１０の範囲で飲用に供される。

このような電解水生成装置としては、例えば特許文献１に開示されているように、生成された電解水のｐＨを算出し、この算出したｐＨが所定値となるように電解電圧値、電解電流値、原水供給量等を調整し、所望のｐＨの電解水を生成するものがある。

ところで、アルカリ性電解水の特性値としては、ｐＨのほか、ミネラル量、酸化還元性電位、及び水素含有量が挙げられる。特にアルカリ性電解水の酸化還元電位の指標において還元性を示す物質量である水素量に着目すべき場合もある。すなわち、近年では生体内におけるスーパーオキサイドアニオンラジカル（Ｏ₂ ^-）或いはハイドロキシラジカル（ＯＨ・）と水素との反応が検証されつつあり、その安全性の高さからもアルカリ性電解水は水素の抗酸化活性力による他疾患への適用も視野に入れた検討が進められている。

また飲用に供する場合のみならず、食品の保存・安定化の維持等の食品加工等も視野に入れた場合、水素を高効率に生成してアルカリ性電解水に安定量を含有させることができる電解水生成装置が望まれている。

しかし、単に電解時の通電量を増大させたり電解時間を長くするなどして電解効率を図っただけでは、アルカリ性電解水のｐＨがアルカリ側に大きく傾き過ぎて飲用に向かないアルカリ性電解水が生成されてしまう。このため、ｐＨを所定範囲に維持しつつ水素生成効率を向上することが望まれるようになってきている。

そこで、水素に着目した電解方法として、例えば特許文献２に示されるように水道水から純水を調製し、更にＮａＣｌを加えてその電解効率を１００μＳ／ｃｍ以上に調整した上で電気分解し、得られた陰極３水を中性に調整するといった方法もあるが、装置が大がかりとなってしまい、一般家庭で使用するためには更に簡便な構成の装置が求められる。

また、このような水素を含むアルカリ性電解水を得るにあたっては、アルカリ性電解水のｐＨを飲用に適した所望の値に維持しつつ、水素含有量を所望の値にすることも求められる。生成されるアルカリ性電解水の水素含有量を確認するためには、例えば特許文献３に示されるように、電解水の水質測定用センサとして隔膜型ポーラログラフ方式の溶存水素計を具備し、生成される電解水の溶存水素濃度を好感度で且つ連続的に測定してユーザー等に報知することができるものがあり、その他にもこの溶存水素系からの水素含有量を入力し、この入力した水素含有量が所定値となるように電解電圧値、電解電流値又は原水供給量を調整し、所望の水素含有量であるアルカリ性電解水を生成する電解水生成装置等も提案されている。

しかしこれらは極めて高価であって一般家庭で使用する機器として用いるには問題がある。また、所望の水素含有量を得るために電解条件を変更すると同時にｐＨ値も変化してしまい、特に高い水素含有量を有するアルカリ性電解水を得ようとする場合にｐＨが飲用に適さない程高くなる可能性もある。

尚、特許文献４では、電解水の酸化還元電位を測定する検出手段と、予め測定して求めた前記酸化還元電位と水素含有量との相関関係を表す演算式又は相関表を予め記憶する記憶手段と、検出手段により検出した酸化還元電位に応じて演算式又は相関表に基づき前記電解槽内にて生成されるアルカリ性電解水の水素量を演算する演算手段、及び演算手段により演算した水素量が所定値になるように電極間に付与される電圧を調整する制御部を備えた電解水生成装置の提案もなされているが、酸化還元電位は溶存水素中の酸化性物質量と還元性物質量の割合の指標であり、水素含有量の推算精度に課題があった。また、上記と同様に水素含有量の調整に伴ってｐＨも変動してしまう問題もあった。

更に、同一条件で原水を電解してアルカリ性電解水を得たとしても、ｐＨの値と水素含有量との関係は原水の水質によって変動してしまい、このこともアルカリ性電解水のｐＨと水素含有量の制御が困難となる原因となっていた。
特開平１１−６４２７４号公報特開平１０−１１８６５３号公報特開２００６−３５１０７号公報特開２００２−２４８４７１号公報

本発明は上記の点に鑑みて為されたものであり、簡便な装置構成を有すると共に、アルカリ性電解水を生成するにあたってｐＨの上昇を抑制しつつ水素を安定且つ高効率に生成させることができ、且つアルカリ性電解水のｐＨと水素含有量とを所望の値に制御することができる電解水生成装置を提供することを目的とするものである。

請求項１に係る電解水生成装置は、陽極１が配設された陽極室２、陰極３が配設された陰極室４、及び前記陽極室２と陰極室４とを仕切るように配設された隔膜５を備える電解槽６と、前記電解槽６に原水を供給する原水供給路７と、前記陽極室２からこの陽極室２内で生成された酸性電解水を吐出する酸性水吐出路８と、前記陰極室４からこの陰極室４内で生成されたアルカリ性電解水を吐出するアルカリ水吐出路９とを具備する。また、この電解水生成装置は、前記陰極３及び陽極１の表面における電流密度の粗密の分布を変更する電流密度分布変更手段１２と、陰極室４における原水への通電量を調整する通電量調整手段と、アルカリ水吐出路９から吐出されるアルカリ性電解水のｐＨを測定するｐＨ測定手段２１と、前記電流密度分布変更手段１２及び通電量調整手段を制御する制御部２０とを具備する。前記制御部２０が、通電量調整手段による陰極室４での原水への通電量が所定の水素含有量を有するアルカリ性電解水を得るために必要な値となる状態で、ｐＨ測定手段２１による測定結果が所定の値となるように電流密度分布変更手段１２及び通電量調整手段を制御するものであることを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１において、アルカリ水吐出路９から吐出されるアルカリ性電解水の流量を測定する流量測定手段２２と、電解槽６における電解電流値を測定する電流値測定手段２３とを具備する。上記通電量調整手段が、アルカリ水吐出路９から吐出されるアルカリ性電解水の吐出量を変更する吐出量調整手段と、陰極３と陽極１との間の印加電圧を変更する印加電圧変更手段とのうち少なくとも一方から構成される。上記制御部２０が、陰極室４での原水への通電量が所定の水素含有量を有するアルカリ性電解水を得るために必要な値となるための、アルカリ水吐出路９から吐出されるアルカリ性電解水の吐出量と電解電流値の組み合わせを導出し、流量測定手段２２による測定結果及び電流値測定手段２３による測定結果が前記導出された値となるように前記通電量調整手段を制御すると共にｐＨ測定手段２１による測定結果が所定の値となるように電流密度分布変更手段１２を制御するものであることを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項２において、上記制御部２０が、アルカリ性電解水の水素含有量、電解電流値、及びアルカリ水吐出路から吐出されるアルカリ性電解水の吐出量の値を関連づけた関係式又はこれらの値を関連づけた相関表に基づいて、所定の水素含有量の値と、アルカリ水吐出路９から吐出されるアルカリ性電解水の吐出量と電解電流値のうち一方の値とから、アルカリ水吐出路９から吐出されるアルカリ性電解水の吐出量と電解電流値のうち他方の値を導出するものであることを特徴とする。

請求項４に係る発明は、請求項１乃至３のいずれか一項において、陰極３及び陽極１をそれぞれ複数具備し、電流密度分布変更手段１２として前記複数の陽極１及び陰極３のうち一部の電極への通電をオン・オフするスイッチ１３を具備することを特徴とする。

請求項５に係る発明は、請求項４において、複数の電極への電圧の印加をオンオフするスイッチ１３を各電極ごとに設け、前記スイッチ１３は各電極への通電のオンオフを交互に切り替え可能なものであることを特徴とする。

請求項６に係る発明は、請求項１乃至３のいずれか一項において、上記電流密度分布変更手段１２として、対向して配置されている陽極１と陰極３との間の空間に向けてこの電極間の対向方向と直交する方向に進退移動可能な遮蔽部材１４を具備することを特徴とする。

請求項７に係る発明は、請求項１乃至３のいずれか一項において、上記電流密度分布変更手段１２として、対向して配置されている陽極１と陰極３のうち少なくとも一方を、この電極の対向方向と直交する方向に移動させる電極位置変位手段１５を具備することを特徴とする。

請求項８に係る発明は、請求項１乃至３のいずれか一項において、陰極３と陽極１のうちいずれか一方の電極が筒状又は棒状に形成され、この電極の外側にこの電極を覆うように隔膜５が形成され、この隔膜５の外側に他方の電極が前記一方の電極の一部を取り囲むように断面弧状に形成され、上記電流密度分布変更手段１２として、前記一方の電極の周囲で、前記一方の電極と他方の電極の間の空間を含む円周状の経路を移動可能な遮蔽部材１４を具備することを特徴とする。

請求項１に係る発明によれば、電流密度分布変更手段にて陰極及び陽極の表面における電流密度の粗密の分布を変更することによって、アルカリ性電解水の水素含有量に対応するｐＨの値を変更することができ、このため陰極室における原水への通電量を、所定の水素含有量を有するアルカリ性電解水が生成されるような値に調整すると共に、陰極及び陽極の表面における電流密度の粗密の分布を、所定のｐＨを有するアルカリ性電解水が生成されるように調整して、所望のｐＨと水素含有量を有するアルカリ性電解水を得ることができるものである。

請求項２に係る発明によれば、アルカリ水吐出路から吐出されるアルカリ性電解水の吐出量と、電解槽における電解電流値とを、所定の水素含有量を有するアルカリ性電解水が生成されるような組み合わせに調整することができ、これにより所望のｐＨと水素含有量を有するアルカリ性電解水を得ることができるものである。

請求項３に係る発明によれば、通電量調整手段によるアルカリ水吐出路から吐出されるアルカリ性電解水の流量の制御を正確且つ容易に行い、これにより、所望のｐＨと水素含有量を有するアルカリ性電解水を得ることができるものである。

請求項４に係る発明によれば、電極への通電をオフすることで電流密度が０となる電極を生じさせることにより電極全体で電流密度の粗密を発生させることができ、簡便な構成で電流密度の粗密を生じさせてｐＨの値の上昇を抑制しつつ高い水素含有量を有するアルカリ性電解水を得ると共に所望のｐＨと水素含有量とを有するアルカリ性電解水を得ることができるものである。

請求項５に係る発明によれば、電極の通電をオフする場合に各電極ごとに通電のオンオフを交互に切り替えることで、各電極における積算通電時間を低減し、電極寿命を延ばすことができるものである。

請求項６に係る発明によれば、遮蔽部材を陽極と陰極との間の空間に配置することで、簡便な構成で各電極の表面における電流密度の粗密を発生させることができると共に、この遮蔽部材の位置を変更することで電流密度の粗密の偏りを変動させることができ、これにより、ｐＨの値の上昇を抑制しつつ高い水素含有量を有するアルカリ性電解水を得ると共に所望のｐＨと水素含有量とを有するアルカリ性電解水を得ることができるものである。

請求項７に係る発明によれば、一方の電極を他方の電極に対して移動することで、簡便な構成で各電極の表面における電流密度の粗密を発生させることができると共に、この電極の変位量を変更することで電流密度の粗密の偏りを変動させることができ、これにより、ｐＨの値の上昇を抑制しつつ高い水素含有量を有するアルカリ性電解水を得ると共に所望のｐＨと水素含有量とを有するアルカリ性電解水を得ることができるものである。

請求項８に係る発明によれば、遮蔽部材を陽極と陰極との間の空間に配置することで、簡便な構成で各電極の表面における電流密度の粗密を発生させることができると共に、この遮蔽部材の位置を変更することで電流密度の粗密の偏りを変動させることができ、これにより、ｐＨの値の上昇を抑制しつつ高い水素含有量を有するアルカリ性電解水を得ると共に所望のｐＨと水素含有量とを有するアルカリ性電解水を得ることができるものである。

以下、本発明を実施するための最良の形態について説明する。

図１に第一の実施形態を示す。本実施形態では、電解槽６内に複数の陰極３と陽極１とが交互に間隔をあけて一列に配設されている。隣り合う陰極３と陽極１との間は隔膜５を設けて仕切られている。隔膜５としては、例えば多孔質膜等の透水性の膜や、イオン交換膜等を設けることができる。これにより、陰極３が配設された複数の陰極室４と、陽極１が配設された複数の陽極室２とが交互に一例に配設され、各陰極室４と陽極室２とが隔膜５にて仕切られている。図示の例では合計三つの陽極室２が設けられていると共に各陽極室２の間に陰極室４が合計二つ設けられている。

この電解槽６には、各陰極室４に原水を供給する陰極側原水供給路７ａ、各陽極１に原水を供給する陽極側原水供給路７ｂ、陰極室４にて生成されたアルカリ性電解水を電解槽６の外部に吐出するアルカリ水吐出路９、陽極室２にて生成された酸性電解水を電解槽６の外部に吐出する酸性水吐出路８が、それぞれ設けられている。このとき陰極側原水供給路７ａは終端部で分岐して各陰極室４に接続され、陽極側原水供給路７ｂは終端部で分岐して各陽極室２に接続されている。また、アルカリ水吐出路９は始端側で分岐して各陰極室４に接続され、酸性水吐出路８は始端側で分岐して各陽極室２に接続されている。

上記陰極側原水供給路７ａと陽極側原水供給路７ｂとは始端側で合流し、一つの原水供給路７に接続されている。この原水供給路７には、原水中に含まれる有機物、無機物あるいは次亜塩素酸などの臭気成分を除去するための浄水部１７が設けられている。この浄水部１７は例えば抗菌活性炭フィルタ及び中空糸膜などのマイクロフィルターにて構成することができる。

陰極３及び陽極１には、この陰極３と陽極１との間に電圧を印加するための直流電源３２が電気配線を介して接続されている。直流電源３２は、後述する制御部２０による制御を受けて陰極３と陽極１の間の印加電圧を変更する印加電圧変更手段として機能する。また、陽極１に接続されている電気配線には、電流密度分布変更手段１２として、この電気配線の通電をオンオフするスイッチ１３が設けられている。図示の例では二つの陽極１に接続されている各電気配線にそれぞれスイッチ１３が設けられているが、一方の陽極１に接続されている電気配線のみにスイッチ１３を設けても良い。

また、この電解水生成装置には、アルカリ水吐出路９から吐出されるアルカリ性電解水の吐出量を変更する吐出量調整手段が設けられている。吐出量調整手段は、後述する制御部２０により制御される。吐出量調整手段としては、アルカリ水吐出路９の流量を直接変更するもののほか、原水供給路７や酸性水吐出路８における流量を調整することでアルカリ水吐出路９の流量を間接的に変更するものを設けることもできる。本実施形態では、吐出量調整手段として、供給量調整手段１１及び吐出量比変更手段１０を設けている。

また、供給量調整手段１１としては、原水供給路７に、この原水供給路７を通水する原水の通水量を調整するための流量調整弁１１ａが設けられている。供給量調整手段１１は、原水供給路７を通じた陰極室４への原水の供給量を調整する機能を有する。この供給量調整手段１１は後述する制御部２０により制御される。

また、吐出量比変更手段１０としては、アルカリ水吐出路９に、このアルカリ水吐出路９におけるアルカリ性電解水の通水量を調整するための流量調整弁１０ａが設けられている。吐出量比変更手段１０は、アルカリ水吐出路９を通じた陰極室４からのアルカリ性電解水の吐出量と、酸性水吐出路８を通じた陽極室２からの酸性電解水の吐出量との比を変更するものである。この吐出量比変更手段１０は、後述する制御部２０による制御を受ける。

上記の印加電圧変更手段と吐出量調整手段とは、陰極室４における原水への通電量を調整する通電量調整手段として機能する。印加電圧変更手段と吐出量調整手段とは、このうち一方だけを設けても良い。

また、電解槽６における電解電流値を測定する電流値測定手段２３が設けられる。電流値測定手段２３としては、後述する制御部２０の電源回路から陰極３に接続される配線と陽極１に接続される配線のうちいずれかに通電する電流値を計測する電流計を設けることができる。この電流値測定手段２３による検知結果は、制御部２０に送られる。

また、アルカリ水吐出路９には、このアルカリ水吐出路９を流通するアルカリ性電解水の流量を測定する流量測定手段２２が設けられている。流量測定手段２２としては適宜のものが用いられるが、例えば流路内の圧力を検知する圧力センサや、流路を流通する水の流量を検知する流量センサ等を設けることができる。流量センサを設ける場合は、羽根車型のものを好適に用いることができるが、カルマン渦式、電磁式、超音波式、圧電式等の形式のものを用いてもよい。この流量測定手段２２による検知結果も制御部２０に送られる。

また、アルカリ水吐出路９には、このアルカリ水吐出路９を流通するアルカリ性電解水のｐＨを測定するｐＨ測定手段２１が設けられている。ｐＨ測定手段２１としてはガラス電極式ｐＨメータ等の適宜のｐＨセンサを設けることができる。ｐＨ測定手段２１による検知結果も制御部２０に送られる。

また、制御部２０は、電流値測定手段２３、流量測定手段２２及びｐＨ測定手段２１による測定結果に基づいて、電流密度分布変更手段１２及び通電量調整手段を制御する機能を有し、例えば制御プログラムに基づいて動作する演算手段と、制御プログラムや各種記憶情報を格納する記憶手段とで構成することができる。

また、電解水生成装置は、操作表示部２４及び電源部２５を備える。操作表示部２４は入力された制御部２０への操作指令を制御部２０へ出力したり、制御部２０から入力された各種動作情報を表示したりする機能を有し、各種操作盤や液晶表示装置等にて構成することができる。電源部２５は制御部２０を駆動させるための電力を供給するものであり、この電源部２５には家庭用電源コンセント等に接続される電源プラグ２６が接続されている。

このように構成される電解水生成装置では、陰極３と陽極１との間に電圧が印加された状態で、原水が原水供給路７から陰極側原水供給路７ａ及び陽極側原水供給路７ｂを通じ、電解槽６の各陰極室４及び各陽極室２に供給される。このとき原水は浄水部１７を通過することで有機物、無機物、次亜塩素酸等の臭気成分などが除去される。

このように陰極室４及び陽極室２に原水が供給されると、電解槽６内では陰極室４内の陰極３表面で下記に示す陰極反応が生じると共に、陽極室２内の陽極１表面で下記に示す陽極反応が生じる。

陰極反応
２Ｈ₂Ｏ＋２ｅ^- →Ｈ₂＋２ＯＨ^-
陽極反応
Ｈ₂Ｏ→１／２Ｏ₂＋２Ｈ⁺＋２ｅ^-
これにより、陰極室４内では水素を含むアルカリ性電解水が生成され、陽極室２内では酸性電解水が生成される。

そして、アルカリ性電解水はアルカリ水吐出路９を通じて電解槽６の外部へ吐出され、酸性電解水は酸性水吐出路８を通じて電解槽６の外部へ吐出される。

このとき、上記スイッチ１３が全て閉じている場合には、複数の陰極３と陽極１のうち全ての陰極３と陽極１との間で通電が生じ、上記の電極反応が生じる。このとき、各電極の表面には全体としてほぼ均一な電流密度の分布が生じている。そして、各陰極室４で生成したアルカリ性電解水が合流して混合されてアルカリ水吐出路９を通じて電解槽６の外部へ吐出され、また各陽極室２で生成した酸性電解水が合流して混合されて酸性水吐出路８を通じて電解槽６の外部へ吐出されるものである。

一方、二つのスイッチ１３のうち一方をオンにすると共に他方をオフにする場合には、オフにしたスイッチ１３が設けられている電気配線に接続されている陽極１と、この陽極１と隣り合う陰極３との間には通電が生じなくなる。すなわち、この陰極３の表面と、この陰極３に対向する各陽極１の表面における電流密度が０となり、陰極３全体では通電が生じている面と通電が生じていない面が生じるという電流密度の粗密の分布が生じ、陽極１全体でも通電が生じている面と通電が生じていない面が生じるという電流密度の粗密の分布が生じる。この場合、通電が生じている陰極３と陽極１の表面間では上記電極反応が生じて陰極室４でアルカリ性電解水が生成されると共に陽極室２で酸性イオン水が生成されるが、通電が生じていない陰極３と陽極１の表面間では上記電極反応は生じず、アルカリ性イオン水と酸性イオン水は生成されない。

そして、陰極室４で生成したアルカリ性電解水が電解されていない水と合流して混合することにより希釈された状態でアルカリ水吐出路９を通じて電解槽６の外部へ吐出され、また陽極室２で生成した酸性電解水が電解されていない水と合流して混合することにより希釈された状態で酸性水吐出路８を通じて電解槽６の外部へ吐出されるものである。

このように電極全体において電流密度の粗密を発生させた場合に、電流密度の粗密が生じていない場合と比べて、電流密度の低い部分（電流密度が０の部分）が生じていることから、その分だけ電流密度が高い部分での電流密度を増大させる必要があるが、このとき生成されるアルカリ性電解水のｐＨの値に対応する水素含有量が増大することとなる。すなわち、同一のｐＨの値を有するアルカリ性電解水を生成する場合、電流密度に粗密を発生させた方が、アルカリ性電解水中に含まれる水素含有量が増大するものである。その理由は次の通りであると推察される。

陰極３と陽極１との間で電解反応が生じて陰極室４でアルカリ性電解水が生成すると共に陽極室２で酸性電解水が生成する場合、この陰極室４と陽極室２とを仕切る隔膜５付近では、陰極室４で生成した水酸化物イオンと陽極室２で生成した水素イオンとの間で中和反応が生じ、この中和反応にて消費された水酸化物イオンと水素イオンの分だけ、アルカリ性電解水のｐＨが増大されると共に酸性電解水のｐＨが低減される。このとき、隔膜５を介して対向する陰極３と陽極１の各表面における電流密度が増大すると、隔膜５付近における水酸化物イオンと水素イオンの濃度が増大して中和反応が促進される。この中和反応の反応速度は化学反応速度論によれば、水酸化物イオンと水素イオンの各濃度にそれぞれ比例するため、例えば水酸化物イオンと水素イオンの各濃度がそれぞれ２倍になると、中和反応は４倍の速度で進行することとなり、水酸化物イオンと水素イオンの濃度上昇の度合いよりも、中和反応で消費される水酸化物イオンと水素イオンの量の増大の度合いの方が大きくなる。このため、電流密度の粗密の分布を大きくした状態で同一のｐＨのアルカリ性電解水を得ようとすると、電流密度の粗密の分布がない場合やこの分布が小さい場合と比べて、電解槽６内における全体の通電量を増大させて上記の電極反応を促進する必要がある。そして、このように全体の通電量を増大させると、電解反応によって陰極３表面で生成する水素の全体量も増大する。このため、電解槽６から吐出されるアルカリ性電解水の水素含有量が、ｐＨの値に比して増大するものである。

従って、本実施形態の電解水生成装置では、上記スイッチ１３をオフにして電極表面における電流密度の粗密を増大させることで（すなわち一部の電極における電流密度を０にすることで）、生成されるアルカリ性電解水のｐＨの値に比してその水素含有量を増大させることができる。また、スイッチ１３をオフにした状態とオンにした状態とを切り替えることで、ｐＨに対する水素含有量を変更し、所望のｐＨ及び水素含有量を有するアルカリ性イオン水を生成することができるものである。

ここで、図２は本実施形態と同様の構成により複数枚の陰極３及び陽極１を設けた電解水生成装置において、陰極室４への原水の供給量を２．５Ｌ／ｍｉｎとした状態で、陰極３と陽極１との間の通電量を０．１〜４．０Ａの範囲で変更した場合の、生成されるアルカリ性電解水のｐＨと水素含有量を測定した結果を示す。このとき、複数の電極のうちの一部について通電をオンオフすることにより、互いに対向し合う陰極３及び陽極１の表面のうち通電が生じている領域と生じていない領域とを発生させると共に、この通電の生じていない領域の、電極全体に対する割合を変化させている。図２のグラフ中のイは電極表面の総面積に対する、通電が生じている領域の割合を１００％とした場合、ロはこの割合を７０％とした場合、ハはこの割合を４０％とした場合の結果を示す。

このグラフで示されるように、電極間の通電量を増大させることでアルカリ性電解水のｐＨが上昇すると、それに伴って水素含有量も上昇し、またこのとき電極表面における通電の生じていない領域の割合が低くなって電極全体における電流密度の粗密の偏りが大きくなる程、水素イオン含有量の上昇に比してｐＨの上昇が抑制される。このため、一部の電極への通電のオンオフを制御することにより、アルカリ性電解水におけるｐＨと水素含有量とを所望の値になるように調整することができるものである。

また、スイッチ１３をオフにしてアルカリ性電解水を生成するにあたり、本実施形態のように複数（二つ）のスイッチ１３を設けている場合には、各スイッチ１３を繰り返し交互にオンオフさせることもできる。この場合、電極表面における電解反応が生じる電極反応が生じる面とこの電解反応が生じない面とが交互に入れ替わることとなり、電極寿命を延ばすことができる。この場合、例えば原水の電解を開始してから一定時間が経過するごとにスイッチ１３のオンオフを切り替えたり、或いは電解槽６の通水量が一定量となるごとにスイッチ１３のオンオフを切り替えたりすることができる。

尚、本実施形態では陽極１に接続されている電気配線にスイッチ１３を設けたが、勿論陰極３に接続される電気配線にスイッチ１３を設けても良い。また、本実施形態では陽極１を二個設けて各陽極１に接続される電気配線にスイッチ１３を設けたが、三個以上の陽極１又は陰極３を設けてそれぞれ接続される電気配線にスイッチ１３を設け、オンにするスイッチ１３の個数を１個、２個、３個・・・と変更するようにすれば、アルカリ性電解水におけるｐＨの値に対する水素含有量を更に細かく変更して所望のｐＨ及び水素含有量を有するアルカリ性イオン水を生成することができるものである。

ここで、図２に示されているｐＨと水素含有量との関係は、原水の水質の変化に伴って変化し得る。すなわち、上記陰極反応によって一定の比率で水素と水酸化物イオンが発生しても、原水中の炭酸ガス含有量等やその他各種イオン含有量等の水質が変化すると、これらと水酸化物イオンとが反応することで、生成されるアルカリ性電解水中の水酸化物イオンの濃度が変化し、ｐＨが変動してしまう。一方、水素含有量はこのような原水の水質の変化による影響が少ない。

また、原水への通電量は陰極室４での原水の滞留時間と電解電流値に依存するが、電解電流値は原水の水質に基づく導電性に影響を受ける。

また、家庭用の蛇口等から原水供給路７に原水を供給する場合には、原水供給路７に供給される原水の一次流量が一定にならない場合が多い。

これらの不確定要素を考慮して、原水の水質等にかかわらず所望のｐＨと水素含有量を有するアルカリ性電解水を得るために、制御部２０により、電流密度分布変更手段１２及び通電量調整手段を次のように制御する。

この制御例では、通電量調整手段にて陰極室４における原水の通電量をアルカリ性電解水の水素含有量が所定の値となるように制御しながら、電流密度分布変更手段１２をｐＨ測定手段２１にて測定されるｐＨが所定の値となるように制御するものである。以下の説明では、通電量調整手段は、供給量調整手段１１及び吐出量比変更手段１０から構成される吐出量調整手段のみで構成されるものとする。

具体的には、まず陰極３と陽極１との間に電圧が印加された状態で、原水を原水供給路７を通じて電解槽６の陰極室４に供給すると、上述のように陰極室２にて生成されたアルカリ性電解水がアルカリ水吐出路９を通じて吐出されると共に、陽極室４にて生成された酸性電解水が酸性水吐出路８を通じて吐出される。このとき、まず制御部２０は、電流値測定手段２３による電解電流値の測定結果に基づき、アルカリ性電解水の水素含有量が所定値となるために必要なアルカリ性電解水の吐出量を導出する。前記水素含有量の所定値は、予め制御部２０に記憶させておく。

ここで、制御部２０により上記アルカリ性電解水の吐出量を導出するにあたっては、予め試験等によりアルカリ性電解水の水素含有量と、電解電流値と、アルカリ性電解水の吐出量との関係を調査し、その結果に基づいて導出された関係式や相関表を制御部２０に記憶させておき、前記関係式や相関表に基づき、制御部２０にて電解電流値と、所定の水素含有量とから、アルカリ性電解水の吐出量を導出するようにすることができる。

次に、制御部２０は流量測定手段２２による測定結果が、上記導出された吐出量となるように、流量調整弁１０ａ及び流量調整弁１１ａのうち少なくとも一方を調整する制御を行う。例えば、流量測定手段２２による測定結果が上記導出された吐出量に満たない場合には、流量調整弁１０ａの開度を大きくする動作を行い、流量測定手段２２による測定結果が上記導出された吐出量を超える場合には、流量調整弁１０ａの開度を小さくする動作を行うようにするものである。これにより陰極室４における原水への通電量が、生成されるアルカリ性電解水の水素含有量が所定の値となるように調整される。

更に、制御部２０はｐＨ測定手段２１の測定結果が予め制御部２０に記憶されている所定の値となるように電流密度分布変更手段１２を制御する。前記ｐＨ測定手段２１の測定結果についての所定の値は、例えばアルカリ性電解水の飲用に適したｐＨの値の範囲内における適宜の値とする。このとき、ｐＨ測定手段２１の測定結果が所定の値に満たない場合には、電流密度分布変更手段１２を電極における電流密度の粗密の偏りが小さくなるように制御することにより、アルカリ性電解水の水素含有量を変化させることなくｐＨを増大させる。一方、ｐＨ測定手段２１の測定結果が所定の値を超える場合には、電流密度分布変更手段１２を電極における電流密度の粗密の偏りが大きくなるように制御することにより、アルカリ性電解水の水素含有量を変化させることなくｐＨを低減させる。

これにより、アルカリ性電解水の吐出量が上記導出された吐出量に維持されるように（すなわち、陰極室４における原水への通電量が、生成されるアルカリ性電解水の水素含有量が所定の値となるように）通電量調整手段が制御されると共に、電流密度調整手段１２がｐＨ測定手段２１の測定結果が所定の値となるように制御される。

以上のような制御を行うことで、所望のｐＨと水素含有量を有するアルカリ性電解水を得ることができるものである。

尚、上記制御例では吐出量比変更手段１０（流量調整弁１０ａ）と供給量調整手段１１（流量調整弁１１ａ）の少なくとも一方からなる吐出量調整手段のみにて通電量調整手段を構成しているが、印加電圧変更手段にて通電量調整手段を構成し、或いは吐出量調整手段と印加電圧変更手段にて通電量調整手段を構成する場合も、アルカリ性電解水の水素含有量、電解電流値及びアルカリ性電解水の吐出量の関係式や相関表に基づいて、陰極室４における原水への通電量が、生成されるアルカリ性電解水の水素含有量が所定の値となるように通電量調整手段を制御しながら、電流密度分布変更手段１２をｐＨ測定手段２１の測定結果が予め制御部２０に記憶されている所定の値となるように調整する制御を行うことにより、所望のｐＨと水素含有量を有するアルカリ性電解水を得ることができるものである。この場合、通電量調整手段の制御にあたって制御部２０は、例えばアルカリ性電解水の吐出量を一定とした状態で、アルカリ性電解水の水素含有量、電解電流値及びアルカリ性電解水の吐出量の関係式や相関表に基づいて、流量測定手段２２にて測定されるアルカリ電解水の吐出量と、所定の水素含有量とから、電解電流値を導出する。そして、制御部２０は電流値測定手段２３にて測定される電解電流値が前記導出された電解電流値となるように、印加電圧変更手段を制御して陰極３と陽極１との間の印加電圧を調整するものである。

本実施形態において吐出量比変更手段１０及び供給量調整手段１１として設けられている各流量調整弁１０ａ，１１ａは、流量を連続的に変更させることができるもの、流量を段階的に変更させることができるものの、いずれであっても良い。特に流量を連続的に変更させることができる流量調整弁１０ａ，１１ａを設ければ、この流量調整弁１０ａ，１１ａを調整することで、アルカリ性電解水のｐＨと水素含有量を更に細かく調整することが可能となる。

また、アルカリ性電解水の吐出量と酸性電解水の吐出量との比を変更するための吐出量比変更手段１０としては、上記のようにアルカリ水吐出路９に流量調整弁１０ａを設けるほか、酸性水吐出路８に流量調整弁１０ａを設けたり、アルカリ水吐出路９と酸性水吐出路８に共に流量調整弁１０ａを設けるようにしても良い。またその他適宜の手段を設けて前記吐出量の比を変更することもできる。

また、陰極室４への原水流量を変更するための供給量調整手段１１としても、上記のように原水供給路７に流量調整弁１１ａを設けるほか、適宜の手段を採用してこの原水の供給量を変更しても良い。

図３に第二の実施形態を示す。本実施形態では、電解槽６内に陰極３と陽極１とが間隔をあけて対向して配設されている。陽極１の周囲には透水性の隔膜５が設けられている。すなわち、前記多孔質の隔膜５の内側にて形成される陽極室２内に陽極１が配設されており、電解槽６内の前記陽極室２を除く部分にて構成される陰極室４内に陰極３が配設されている。前記透水性の隔膜５としては、例えば適宜の多孔質膜が設けられる。

電解槽６内に原水を供給する原水供給路７は陰極室４に接続され、陽極室２には直接は接続されていない。このため、原水は原水供給路７を介してまず陰極室４に供給され、陰極室４から隔膜５を介して陽極１に供給されるようになっている。

この原水供給路７には、原水中に含まれる有機物、無機物あるいは次亜塩素酸などの臭気成分を除去するための浄水部１７が設けられている。

また、陰極室４にはこの陰極室４にて生成されたアルカリ性電解水を電解槽６の外部へ吐出するためのアルカリ水吐出路９が接続されており、一方陽極室２にはこの陽極室２にて生成された酸性イオン水を電解槽６の外部へ吐出するための酸性水吐出路８が接続されている。

また、電流密度分布変更手段１２として遮蔽部材１４が設けられている。この遮蔽部材１４は板状に形成され、電解槽６内における陽極１と陰極３との間の空間に向けてこの電極間の対向方向と直交する方向に進退移動可能に形成されている。また遮蔽部材１４の前記進退移動を駆動するための適宜のアクチュエータ等からなる駆動装置１９が設けられている。ここで、遮蔽部材１４は陰極３と陽極１との間の空間の外側に配置されて陰極３と陽極１の間に介在していない状態から、前記空間に向けて移動することにより前記空間において陰極３と陽極１の間に介在してこの陰極３と陽極１の間を一部遮蔽している状態の間で移動可能なものであり、また遮蔽部材１４の前記空間に向けての突出寸法を調整することで、前記空間における遮蔽部材１４にて遮蔽される領域の面積を調整することができる。この駆動装置１９は制御部２０による制御を受けて駆動するものであり、このためこの電解密度分布手段１２が制御部２０により制御される。

また、この電解水生成装置には、第一の実施形態と同様に、吐出量調整手段として、流量調整弁１１ａからなる供給量調整手段１１及び流量調整弁１０ａからなる吐出量比変更手段１０を設けている。また、第一の実施形態と同様の電流値測定手段２３、流量測定手段２２及びｐＨ測定手段２１も設けられている。また、陰極３及び陽極１に電圧を印加するための直流電源３２が、制御部２０による制御を受けて陰極３と陽極１の間の印加電圧を変更する印加電圧変更手段として設けられており、この印加電圧変更手段と吐出量調整手段とは、陰極室４における原水への通電量を調整する通電量調整手段として機能する。印加電圧変更手段と吐出量調整手段とは、このうち一方だけを設けても良い。更に、第一の実施形態と同様に操作表示部２４、電源部２５及び電源プラグ２６も設けられている。

このように構成される電解水生成装置では、陰極３と陽極１との間に電圧が印加された状態で、原水が原水供給路７を通じて電解槽６の陰極室４に供給される。このとき原水は浄水部１７を通過することで有機物、無機物、次亜塩素酸等の臭気成分などが除去される。

陰極室４に供給された原水は、陰極室４内を満たすと共に透水性の隔膜５を介して陽極室２内にも供給されてこの陽極室２内も満たす。

このとき電解槽６内では陰極室４内の陰極３表面で、上記各実施形態と同様の電極反応が生じ、陰極室４内では水素を含むアルカリ性電解水が生成され、陽極室２内では酸性電解水が生成される。

このとき、遮蔽部材１４が陰極３と陽極１との間の空間の外側に配置されていて陰極３と陽極１の間に介在していない状態であれば、陰極３と陽極１の各対向面ではほぼ均一な通電が生じ、この表面で上記の電極反応が生じる。

一方、遮蔽部材１４が陰極３と陽極１の間の空間に突出して陰極３と陽極１の間に介在することによりこの陰極３と陽極１の間を一部遮蔽している状態では、陰極３と陽極１の各対向面における遮蔽部材１４にて遮蔽されている領域では電流密度が相対的に低減され、この対向面における遮蔽部材１４にて遮蔽されていない領域では電流密度が相対的に増大するという、電流密度の粗密の分布が生じる。

このように電極全体において電流密度の粗密を発生させた場合に、電流密度の粗密が生じていない場合と比べて、電流密度の低い部分が生じていることから、その分だけ電流密度が高い部分での電流密度を増大させる必要があるが、このとき生成されるアルカリ性電解水のｐＨの値に対応する水素含有量が増大することとなる。すなわち、同一のｐＨの値を有するアルカリ性電解水を生成する場合、電流密度に粗密を発生させた方が、アルカリ性電解水中に含まれる水素含有量が増大するものである。その理由は、第一の実施形態において電流密度の粗密を発生させた場合と同様であると推察される。

また、遮蔽部材１４の陰極３と陽極１との間の空間に向けての突出寸法を調整すると、電極における電流密度の粗密の分布を変動させることができる。これにより、アルカリ性電解水におけるｐＨの値に対する水素含有量を変更して所望のｐＨ及び水素含有量を有するアルカリ性イオン水を生成することができるものである。このとき、前記突出寸法を大きくして遮蔽部材１４により陰極３と陽極１の間が遮蔽される領域を増大させる程、電流密度の分布の偏りを大きくして、生成されるアルカリ性電解水のｐＨの値に対応する水素含有量をより増大させることができる。

また、本実施形態では、上記のように陽極室２へは原水は直接は供給されず、陰極室４から透水性の隔膜５を介して原水が供給されることから、生成されるアルカリ性電解水のｐＨの上昇が抑制されて、ｐＨの値に比して更に水素含有量が高いアルカリ性電解水を得ることができる。その理由は以下の通りであると推察される。

この電解水生成装置では、陽極室２へは原水は直接は供給されず、陰極室４から透水性の隔膜５を介して原水が供給されるため、陽極室２内の圧力は陰極室４内の圧力に比して負圧となる。このため陽極室２にて生成される酸性電解水の酸性水吐出路８を通じた吐出量は、陰極室４にて生成されるアルカリ性電解水のアルカリ水吐出路９を通じた吐出量に比して少なくなり、陰極室４内でのアルカリ性電解水の滞留時間よりも陽極室２内での酸性電解水の滞留時間が長くなるため、陽極室２内の酸性電解水中の水素イオン濃度は、陰極室４内でのアルカリ性電解水中の水酸化物イオン濃度よりも高くなる。すると、透水性の隔膜５付近における電位勾配が大きくなってこの隔膜５付近における水酸化物イオンと水素イオンとの中和反応が促進され、陽極室２内のアルカリ性電解水のｐＨの上昇が抑制されると考えられる。また、電解槽６に通水しながら原水の電解を行う過程では、陽極室２内には陰極室４にて生成されたアルカリ性電解水が透水性の隔膜５を通じて流入することとなるため、このとき陰極室４内の水酸化物イオンが陽極室２内に流入すると共に陰極室４内の水素はそのまま陰極室４内に残留し、これにより水素の発生量に比してアルカリ性電解水のｐＨの上昇が抑制されるとも考えられる。

このように構成される電解水生成装置では、隔膜５のうち陰極３と陽極１とに挟まれた位置に配置されている部分と陽極１との間の距離が、前記部分と陰極３との間の距離よりも小さくなるようにすることが好ましい。この場合、陰極３と隔膜５との間の空間よりも陽極１と隔膜５との間の空間が狭くなって流路抵抗がより大きくなり、このため陽極室２における酸性電解水の流速が遅くなる。そのため、陽極室２内における酸性電解水の滞留時間がより長くなり、それに伴って陰極室４内のアルカリ性電解水のｐＨの上昇が更に抑制される。

また、この電解水生成装置にて生成されるアルカリ性電解水のｐＨと水素含有量は、陰極３と陽極１との間の通電量、陰極室４への原水の供給量、並びに陰極室４からのアルカリ性電解水の吐出量と陽極室２からの酸性電解水の吐出量との比を変更することで制御することができる。陰極室４への原水の供給量は原水供給路７の流量調整弁１１ａを調整することにより変更することができ、また陰極室４からのアルカリ性電解水の吐出量と陽極室２からの酸性電解水の吐出量との比はアルカリ水吐出路９の流量調整弁１０ａを調整することで変更することができる。

ここで、図４は本実施形態において、陰極室４への原水の供給量を一定とした状態で、陰極３と陽極１との間の通電量、及び陰極室４からのアルカリ性電解水の吐出量と陽極室２からの酸性電解水の吐出量との比を変更した場合の、生成されるアルカリ性電解水のｐＨと水素含有量を測定した結果を示す。このとき、原水の水温は２０℃、陰極室４への原水の供給量は２．５Ｌ／ｍｉｎとし、陰極３と陽極１との間の通電量は０．１〜４．０Ａの範囲で変更したものである。また、この図４のグラフ中のイは（アルカリ性電解水の吐出量）：（酸性電解水の吐出量）の比を２：１とした場合、ロはこの比を４：１とした場合、ハはこの比を８：１とした場合の結果を示す。

このグラフで示されるように、電極間の通電量を増大させることでアルカリ性電解水のｐＨが上昇すると、それに伴って水素含有量も上昇するが、酸性電解水の吐出量に対してアルカリ性電解水の吐出量が増大している場合には、水素イオン含有量の上昇に比してｐＨの上昇が抑制される。このため、流量調整弁１０ａを調整して前記吐出量を変更すると共に通電量を変更することで、所望のｐＨと水素含有量とを有するアルカリ性電解水を得ることができるものである。

また、更に流量調整弁１１ａを調整して陰極室４への原水の供給量を低減すると、陰極室４内におけるアルカリ性電解水の滞留時間が長くなることから、アルカリ性電解水の電解効率が向上し、アルカリ性電解水中の水素含有量を更に増大させることができるものである。

本実施形態でも、第一の実施形態と同様に、通電量調整手段にて陰極室４における原水の通電量をアルカリ性電解水の水素含有量が所定の値となるように制御しながら、電流密度分布変更手段１２をｐＨ測定手段２１にて測定されるｐＨが所定の値となるように制御することで、所望のｐＨと水素含有量とを有するアルカリ性電解水を得ることができる。

また、このような制御に加えて、アルカリ性電解水の吐出量が上記導出された吐出量に維持されるように流量調整弁１０ａと流量調整弁１１ａとを制御しながら、流量調整弁１０ａをｐＨ測定手段２１の測定結果が所定の値となるように制御することにより、所望のｐＨと水素含有量とを有するアルカリ性電解水を得ることもできる。

例えば上記制御によってもアルカリ性電解水のｐＨが所定の値に達しなかった場合に、制御部２０は流量測定手段２２による測定結果が、導出された吐出量となるように流量調整弁１０ａを調整する制御を優先的に行いながら、ｐＨ測定手段２１の測定結果が予め制御部２０に記憶されている所定の値となるように流量調整弁１０ａを調整する制御を行う。これにより、陰極室４における原水への通電量を一定に維持しながら吐出流量比を調整する。このとき、ｐＨ測定手段２１の測定結果が所定の値に満たない場合には、流量調整弁１１ａの開度を大きくする制御を行い、原水流量を増大させる。この場合、流量調整弁１０ａは上記優先的な制御によって開度を小さくするように制御され、これによりアルカリ性電解水の吐出量が酸性電解水の吐出量に対して低減する方向に吐出量比が変更されてアルカリ性電解水のｐＨが増大されると共に、流量測定手段２２による測定結果が上記導出された吐出量に維持されてアルカリ性電解水の水素含有量が所定の値に維持される。一方、ｐＨ測定手段２１の測定結果が所定の値を超える場合には、流量調整弁１１ａの開度を小さくする制御を行い、原水流量を低減させる。この場合、流量調整弁１０ａは上記優先的な制御によって開度が大きくなるように制御され、これによりアルカリ性電解水の吐出量が酸性電解水の吐出量に対して相対的に増大する方向に吐出量比が変更されてアルカリ性電解水のｐＨが低減されると共に、流量測定手段２２による測定結果が上記導出された吐出量に維持されてアルカリ性電解水の水素含有量は所定の値に維持される。

これにより、アルカリ性電解水の吐出量が上記導出された吐出量に維持されるように（すなわち、陰極室４における原水への通電量が、生成されるアルカリ性電解水の水素含有量が所定の値となるように）流量調整弁１０ａと流量調整弁１１ａとから構成される通電量調整手段が制御されると共に、流量調整弁１０ａがｐＨ測定手段２１の測定結果が所定の値となるように制御される。

本実施形態において吐出量比変更手段１０及び供給量調整手段１１として設けられている各流量調整弁１０ａ，１１ａは、流量を連続的に変更させることができるもの、流量を段階的に変更させることができるものの、いずれであっても良い。特に流量を連続的に変更させることができる流量調整弁１０ａ，１１ａを設ければ、この流量調整弁１０ａ，１１ａを調整することで、陰極室４における原水への通電量や、アルカリ性電解水のｐＨと水素含有量を細かく調整することが可能となる。

また、陰極３水への原水の供給量を変更するための供給量調整手段１１としても、上記のように原水供給路７に流量調整弁１１ａを設けるほか、適宜の手段を採用してこの原水の供給量を変更しても良い。

図５に第三の実施形態を示す。本実施形態では、第二の実施形態において、遮蔽部材１４を設けず、電流密度分布変更手段１２として、対向して配置されている陽極１と陰極３のうち少なくとも一方を、この電極の対向方向と直交する方向に移動させる電極位置変位手段１５を具備する。図示の例では、陰極３を電極間の対向方向と直交する方向に移動可能に形成し、また電極位置変位手段１５として前記陰極３の移動を駆動する適宜のアクチュエータ等からなる駆動装置１９が設けられている。

本実施形態でも、第二の実施形態と同様に、電解槽６内では陰極室４内の陰極３表面で、上記各実施形態と同様の電極反応が生じ、陰極室４内では水素を含むアルカリ性電解水が生成され、陽極室２内では酸性電解水が生成される。そして、アルカリ性電解水はアルカリ水吐出路９を通じて電解槽６の外部へ吐出され、酸性電解水は酸性水吐出路８を通じて電解槽６の外部へ吐出される。

このとき、陰極３の陽極１側の面全体と陽極１の陰極３側の面全体とが正対している状態では、陰極３と陽極１の各対向面ではほぼ均一な通電が生じ、この表面で上記の電極反応が生じる。

一方、電極位置変位手段１５により陰極３の位置を電極間の対向方向と直交する方向に変位させると、陰極３の陽極１側の面における陽極１と正対している領域、並びに陽極１の陰極３側の面における陰極３と正対している領域が低減する。そうすると、陰極３の陽極１側の面における陽極１と正対している領域では電流密度が相対的に増大し、前記陽極１側の面における陽極１と正対していない領域では電流密度が相対的に低減するという、電流密度の粗密が生じる。また陽極１の陰極３側の面における陰極３と正対している領域では電流密度が相対的に増大し、前記陰極３側の面における陰極３と正対していない領域では電流密度が相対的に低減するという、電流密度の粗密が生じる。

また、陰極３の電極間の対向方向と直交する方向での変位量を調整すると、電極における電流密度の粗密の分布を変動させることができる。これにより、アルカリ性電解水におけるｐＨの値に対する水素含有量を変更して所望のｐＨ及び水素含有量を有するアルカリ性イオン水を生成することができるものである。このとき、陰極３の陽極１側の面における陽極１と正対している領域、並びに陽極１の陰極３側の面における陰極３と正対している領域を低減させる程、電流密度の分布の偏りを大きくして、生成されるアルカリ性電解水のｐＨの値に対応する水素含有量をより増大させることができる。

また、この実施形態においても、第二の実施形態と同様に、陽極室２へは原水は直接は供給されず、陰極室４から透水性の隔膜５を介して原水が供給されることから、生成されるアルカリ性電解水のｐＨの上昇が抑制されて、ｐＨの値に比して更に水素含有量が高いアルカリ性電解水を得ることができる。

本実施形態でも、第二の実施形態と同様の制御をすることにより、所望のｐＨと水素含有量を有するアルカリ性電解水を得ることができるものである。

また、図６に示す第四の実施形態では、第一の実施形態において、原水を電解槽６に供給する流路として陰極室４に接続される原水供給路７のみを設け、陽極室２には原水は直接は供給されないようになっている。ここで、隔膜５は多孔質膜等の透水性の膜にて形成されており、陰極側原水供給路７ａから陰極室４に供給された原水が前記隔膜５を通過することにより陽極室２に供給されるようになっている。また、原水供給路７には供給量調整手段１１として、原水供給路７を通水する原水の通水量を調整するための流量調整弁１１ａが設けられている。また、アルカリ水吐出路９には、吐出量比変更手段１０として、このアルカリ水吐出路９におけるアルカリ性電解水の通水量を調整するための流量調整弁１０ａが設けられている。他の構成は第一の実施形態と同一である。

このように構成される電解水生成装置の動作を説明する。まず陰極３と陽極１との間に電圧が印加された状態で、原水が原水供給路７を通じて電解槽６の各陰極室４に供給され、また透水性の隔膜５を介して陽極室２内にも供給される。このとき原水は浄水部１７を通過することで有機物、無機物、次亜塩素酸等の臭気成分などが除去されている。

このように陰極室４及び陽極室２に原水が供給されると、電解槽６内では第一の実施形態と同様の電極反応が生じ、陰極室４内では水素を含むアルカリ性電解水が生成され、陽極室２内では酸性電解水が生成される。

このとき、第一の実施形態と同様にスイッチ１３をオフにして電極表面における電流密度の粗密を増大させることで（すなわち一部の電極における電流密度を０にすることで）、生成されるアルカリ性電解水のｐＨの値に比してその水素含有量を増大させることができ、また、スイッチ１３をオフにした状態とオンにした状態とを切り替えることで、ｐＨに対する水素含有量を変更し、所望のｐＨ及び水素含有量を有するアルカリ性イオン水を生成することができる。また、各スイッチ１３を繰り返し交互にオンオフさせることで、電極寿命を延ばすことができる。

図７に第五の実施形態を示す。本実施形態では、電解槽６の内部において、陽極１が筒状又は棒状に形成され、この陽極１の周囲全体を覆うように筒状に隔膜５が形成されている。陰極３は隔膜５の外側において陽極１の一部を取り囲むように断面弧状に形成されている。このとき、前記隔膜５の内側が陽極室２として形成され、この隔膜５の外側が陰極室４として形成されている。

また、電流密度分布変更手段１２として、陽極１の周囲で、この陽極１と陰極３との間の空間を含む円周状の経路を移動可能な遮蔽部材１６を備えている。遮蔽部材１６は断面弧状に形成され、その凹曲面が陽極１側を向くように形成されている。また図示の例では、遮蔽部材１６の経路は、隔膜５の外側において、隔膜５と陰極３の間の空間を含む円周状の経路となっている。また、この遮蔽部材１６の移動を駆動する適宜のアクチュエータ等からなる駆動装置１９が設けられている。ここで、遮蔽部材１６は陰極３と陽極１の間に介在していない状態から、円周状の経路を移動することにより陰極３と陽極１の間の空間に突出して陰極３と陽極１の間を一部遮蔽している状態との間で移動可能なものであり、また遮蔽部材１６の前記空間に向けての突出寸法を調整することで、前記空間における遮蔽部材１６にて遮蔽される領域の面積を調整することができる。

また、図示はしていないが、この電解水生成装置にも、上記各実施例と同様に、電解槽６内に原水を供給する原水供給路７、陰極室４にて生成されたアルカリ性電解水を電解槽６の外部に吐出するアルカリ水吐出路９、陽極室２にて生成された酸性電解水を電解槽６の外部へ吐出する酸性水吐出路８が設けられている。

本実施形態でも、上記各実施形態の場合と同様に、陰極３と陽極１との間に電圧が印加された状態で、原水が原水供給路７から電解槽６に供給されて、陰極室４及び陽極室２が原水にて満たされると、電解槽６内では上記各実施形態と同様の電極反応が生じ、陰極室４内では水素を含むアルカリ性電解水が生成され、陽極室２内では酸性電解水が生成される。そして、アルカリ性電解水はアルカリ水吐出路９を通じて電解槽６の外部へ吐出され、酸性電解水は酸性水吐出路８を通じて電解槽６の外部へ吐出される。

このとき、遮蔽部材１６が陰極３と陽極１の間に介在していない状態では、陰極３と陽極１の各対向面ではほぼ均一な通電が生じ、この表面で上記の電極反応が生じる。

一方、遮蔽部材１６が陰極３と陽極１の間の空間に突出して陰極３と陽極１の間に介在することによりこの陰極３と陽極１の間を一部遮蔽している状態では、陰極３と陽極１の各対向面における遮蔽部材１６にて遮蔽されている領域では電流密度が相対的に低減され、この対向面における遮蔽部材１６にて遮蔽されていない領域では電流密度が相対的に増大するという、電流密度の粗密の分布が生じる。

また、遮蔽部材１６の陰極３と陽極１との間の空間に向けての突出寸法を調整すると、電極における電流密度の粗密の分布を変動させることができる。これにより、アルカリ性電解水におけるｐＨの値に対する水素含有量を変更して所望のｐＨ及び水素含有量を有するアルカリ性イオン水を生成することができるものである。このとき、前記突出寸法を大きくして遮蔽部材１６により陰極３と陽極１の間が遮蔽される領域を増大させる程、電流密度の分布の偏りを大きくして、生成されるアルカリ性電解水のｐＨの値に対応する水素含有量をより増大させることができる。

尚、図示の例では筒状又は棒状の陽極１の一部を囲むように断面弧状の陰極３を設けているが、陽極１と陰極３とを入れ替えて筒状又は棒状の陰極３の一部を囲むように断面弧状の陰極３を設けても良い。

本実施形態のような電流密度分布変更手段１２を設ける場合も、上記各実施形態と同様の制御をすることにより、所望のｐＨと水素含有量を有するアルカリ性電解水を得ることができるものである。

図８は電解水生成装置Ａの外観の一例を示す。この電解水生成装置Ａはハウジングからアルカリ水吐出路９、酸性水吐出路８、及び原水供給路７が導出され、またこのハウジングの外面には操作表示部２４が設けられている。ここで、上記各実施形態においては、前記操作表示部２４にアルカリ性電解水の水質を表示する液晶表示画面からなる水質表示部２７を設け、上記ｐＨ測定手段２１にて測定されたアルカリ性電解水のｐＨの値や、流量測定手段２２にて測定されたアルカリ性電解水の流量を、この水質表示部２７に表示するようにすることができる。また、アルカリ水吐出路９にアルカリ性電解水の酸化還元電位（ＯＲＰ）を測定する酸化還元電位センサ、アルカリ性電解水の水素含有量を測定する溶存水素計等を設け、これらにより測定されるアルカリ性電解水の酸化還元電位や水素含有量を、前記水質表示部２７に表示するようにすることもできる。これにより、使用者は生成されたアルカリ性電解水の水質を確認することができる。

また、この操作表示部２４には、アルカリ性電解水の水素含有量の設定値を切り替えるための押釦等の操作手段２８を設けることができる。例えば水素含有量の設定値が二つあり、操作手段２８を操作するごとに水素含有量の設定値が二の値のうちいずれかに切り替わるようにする。このとき制御部２０は、操作手段２８が操作された場合に、各実施形態でのアルカリ性電解水のｐＨと水素含有量の制御における、所定の水素含有量の値を変更するようにする。この場合、操作手段２８を操作することで、生成されるアルカリ性電解水の水素含有量を変更することができる。

また、この操作表示部２４には、アルカリ性電解水のｐＨの設定値を切り替えるための押釦等の操作手段２９を設けることができる。例えばｐＨの設定値が四つあると共に各設定値に対応する操作手段２９が設けられており、いずれかの操作手段２９を操作するごとにその操作手段２９に対応するｐＨの値が設定されるようにする。このとき制御部２０は、操作手段２９が操作された場合に、各実施形態でのアルカリ性電解水のｐＨと水素含有量の制御における所定のｐＨの値を、操作手段２９に対応する設定値に変更するようにする。この場合、操作手段２９を操作することで、生成されるアルカリ性電解水のｐＨを変更することができる。

また、電解水生成装置Ａにて生成される水の水質を切り替えるための押釦等の操作手段３０，３１を設けることもできる。例えば浄水を選択する操作手段３０を操作する場合には、陰極３と陽極１との間に電圧が印加されないようにして、アルカリ水吐出路９からは電解がなされてない浄水が吐出されるようにする。また酸性電解水を選択する操作手段３１を操作する場合には、陰極３と陽極１に印加する電圧の極性を逆向きにすることにより、上記各実施形態における陰極３を陽極として機能させると共に陽極１を陰極として機能させ、且つ陰極室４を陽極室として機能させると共に陽極室２を陰極室として機能させて、アルカリ水吐出路９から酸性電解水が吐出されるようにする。

本発明の第一の実施形態を示す概略の断面図である。同上の実施形態において、複数の電極のうちの一部について通電をオンオフすることにより、互いに対向し合う陰極及び陽極の表面のうち通電が生じている領域と生じていない領域とを発生させると共に、この通電の生じていない領域の電極全体に対する割合を変化させた場合での、生成されるアルカリ性電解水のｐＨと水素含有量の関係を測定した結果を示すグラフである。（ａ）及び（ｂ）は本発明の第二の実施形態を示す概略の断面図である。同上の実施形態において、陰極室からのアルカリ性電解水の吐出量と陽極室からの酸性電解水の吐出量との比を変更した場合での、生成されるアルカリ性電解水のｐＨと水素含有量の関係を測定した結果を示すグラフである。（ａ）及び（ｂ）は本発明の第三の実施形態を示す概略の断面図である。本発明の第四の実施形態を示す概略の断面図である。本発明の第五の実施形態の要部を示すものであり、（ａ）は斜視図、（ｂ）及び（ｃ）は平面図である。（ａ）は電解水生成装置の一例を示す外観の斜視図、（ｂ）は（ａ）の一部の正面図である。従来技術の一例を示す模式図である。従来技術の他例を示す概略断面図である。

符号の説明

１陽極
２陽極室
３陰極
４陰極室
５隔膜
６電解槽
７原水供給路
８酸性水吐出路
９アルカリ水吐出路
１２電流密度分布変更手段
１３スイッチ
１４遮蔽部材
１５電極位置変位手段
１６遮蔽部材
２０制御部
２１ｐＨ測定手段
２２流量測定手段
２３電流値測定手段

Claims

陽極が配設された陽極室、陰極が配設された陰極室、及び前記陽極室と陰極室とを仕切るように配設された隔膜を備える電解槽と、前記電解槽に原水を供給する原水供給路と、前記陽極室からこの陽極室内で生成された酸性電解水を吐出する酸性水吐出路と、前記陰極室からこの陰極室内で生成されたアルカリ性電解水を吐出するアルカリ水吐出路と、前記陰極及び陽極の表面における電流密度の粗密の分布を変更する電流密度分布変更手段と、陰極室における原水への通電量を調整する通電量調整手段と、アルカリ水吐出路から吐出されるアルカリ性電解水のｐＨを測定するｐＨ測定手段と、前記電流密度分布変更手段及び通電量調整手段を制御する制御部とを具備し、
前記制御部が、通電量調整手段による陰極室での原水への通電量が所定の水素含有量を有するアルカリ性電解水を得るために必要な値となる状態で、ｐＨ測定手段による測定結果が所定の値となるように電流密度分布変更手段及び通電量調整手段を制御するものであることを特徴とする電解水生成装置。
アルカリ水吐出路から吐出されるアルカリ性電解水の流量を測定する流量測定手段と、電解槽における電解電流値を測定する電流値測定手段とを具備し、
上記通電量調整手段が、アルカリ水吐出路から吐出されるアルカリ性電解水の吐出量を変更する吐出量調整手段と、陰極と陽極との間の印加電圧を変更する印加電圧変更手段とのうち少なくとも一方から構成され、
上記制御部が、陰極室での原水への通電量が所定の水素含有量を有するアルカリ性電解水を得るために必要な値となるための、アルカリ水吐出路から吐出されるアルカリ性電解水の吐出量と電解電流値の組み合わせを導出し、流量測定手段による測定結果及び電流値測定手段による測定結果が前記導出された値となるように前記通電量調整手段を制御すると共にｐＨ測定手段による測定結果が所定の値となるように電流密度分布変更手段を制御するものであることを特徴とする請求項１に記載の電解水生成装置。
上記制御部が、アルカリ性電解水の水素含有量、電解電流値、及びアルカリ水吐出路から吐出されるアルカリ性電解水の吐出量の値を関連づけた関係式又はこれらの値を関連づけた相関表に基づいて、所定の水素含有量の値と、アルカリ水吐出路から吐出されるアルカリ性電解水の吐出量と電解電流値のうち一方の値とから、アルカリ水吐出路から吐出されるアルカリ性電解水の吐出量と電解電流値のうち他方の値を導出するものであることを特徴とする請求項２に記載の電解水生成装置。
陰極及び陽極をそれぞれ複数具備し、電流密度分布変更手段として前記複数の陽極及び陰極のうち一部の電極への通電をオン・オフするスイッチを具備することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電解水生成装置。
複数の電極への電圧の印加をオンオフするスイッチを各電極ごとに設け、前記スイッチは各電極への通電のオンオフを交互に切り替え可能なものであることを特徴とする請求項４に記載の電解水生成装置。
上記電流密度分布変更手段として、対向して配置されている陽極と陰極との間の空間に向けてこの電極間の対向方向と直交する方向に進退移動可能な遮蔽部材を具備することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電解水生成装置。
上記電流密度分布変更手段として、対向して配置されている陽極と陰極のうち少なくとも一方を、この電極の対向方向と直交する方向に移動させる電極位置変位手段を具備することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電解水生成装置。
陰極と陽極のうちいずれか一方の電極が筒状又は棒状に形成され、この電極の外側にこの電極を覆うように隔膜が形成され、この隔膜の外側に他方の電極が前記一方の電極の一部を取り囲むように断面弧状に形成され、上記電流密度分布変更手段として、前記一方の電極の周囲で、前記一方の電極と他方の電極の間の空間を含む円周状の経路を移動可能な遮蔽部材を具備することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電解水生成装置。