JP2013154305A - 電解水生成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡便な構造により電解水を希釈可能な電解水生成装置を提供する。
【解決手段】塩水を電気分解して次亜塩素酸水を生成し、次亜塩素酸水を希釈水により希釈して供給する電解水生成装置である。電解水生成装置は、対向する電極筒１０２及び電極棒１０４と、ケーシング１０１を備える。電極筒１０２には、次亜塩素酸水生成空間Ｇが設けられている。ケーシング１０１には、希釈水と次亜塩素酸水とが混合する混合空間Ｘが設けられている。ケーシング１０１には、希釈水が流入する希釈水流入口１０１ａと、希釈水と混合した次亜塩素酸水が流出する流出口１０１ｂとが形成されている。混合空間Ｘは、希釈水流入口１０１ａと流出口１０１ｂとの間に、次亜塩素酸水生成空間Ｇの上方に連続して設けられている。
【選択図】図５

Description

本発明は、電解水生成装置に関する。

従来より、塩水を電解して電解水（次亜塩素酸水）を生成し、生成された次亜塩素酸水をその殺菌効果を利用して食材の洗浄に使用することが行われてきた。

例えば、特許文献１（特開２００１―６２４５５号公報）には、塩水を電解して電解水を生成する電解水生成装置が開示されている。この電解水生成装置では、生成された電解水を水で所定の濃度に希釈し、希釈された電解水をバルブから供給するようになっている。バルブから供給される電解水が所定の濃度に希釈されるように、センサで検知した水の流量に基づいて電解される塩水の量を調節するように構成されている。

ところで、上記特許文献１に記載の電解水生成装置では、電解水と水との混合を、塩水を電解する電解槽の外で、水配管の中で電解水と水とを合流させて行なっている。このため、希釈用の水及び電解水がそれぞれ逆流しないように、原水給水路及び電解水吐出管にそれぞれ逆止弁が設けられている。このため、上記特許文献１に記載の電解水生成装置は、その構造が複雑となっている。

そこで、より簡便な構造により電解水を希釈可能な電解水生成装置が要望されている。

本発明の課題は、簡便な構造により電解水を希釈可能な電解水生成装置を提供することにある。

本発明に係る電解水生成装置は、塩水を電気分解して次亜塩素酸水を生成し、次亜塩素酸水を希釈水により希釈して供給する電解水生成装置である。当該電解水生成装置は、対向する２つの電極を有する生成部と、混合部とを備える。生成部には、次亜塩素酸水の生成空間が設けられている。混合部には、希釈水と次亜塩素酸水とが混合する混合空間が設けられている。混合部には、希釈水が流入する希釈水流入口と、希釈水と混合した次亜塩素酸水が流出する流出口とが形成されている。混合空間は、希釈水流入口と流出口との間に、生成空間の上方に連続して設けられている。

本発明に係る電解水生成装置では、混合部には、希釈水と次亜塩素酸水とが混合する混合空間が設けられている。混合部には、希釈水が流入する希釈水流入口と、希釈水と混合した次亜塩素酸水が流出する流出口とが形成されている。混合空間は、希釈水流入口と流出口との間に、生成空間の上方に連続して設けられている。このため、簡便な構造により電解水を希釈することが可能となっている。

また、２つの電極は、電極棒及び電極筒であり、生成空間は、電極棒と電極筒との間に設けられていることが好ましい。

ここでは、２つの電極のうちの１つが筒状の電極筒となっており、電極筒が電解水を生成する生成空間をハウジングするケーシングとしても機能することが可能となっている。

また、電極棒は、混合空間から外れて配置されていることが好ましい。

ここでは、混合空間は電極棒を避けて設けられているので、希釈水が塩水を希釈し電解を妨害することを抑制することが可能となっている。

また、電極筒は円筒形状をしていることが好ましい。

ここでは、電極筒は円筒形状をしているので、電極筒内を流れる流体からの圧力に耐えることが可能となる。

また、電極筒の下端近傍には、塩水が流入する塩水流入口が形成されていることが好ましい。

ここでは、電極筒の上方に設けられた混合空間から離れた位置から塩水が流入するので、塩水が電解される前に希釈水により希釈されることを抑制することが可能となる。

また、電極棒は、生成空間との境界より下に位置することが好ましい。

ここでは、電極棒は、生成空間の境界から上にはみ出ていないので、電極棒の存在による悪影響を抑制することが出来る。

本発明に係る電解水生成装置では、簡便な構造により電解水を希釈することが可能である。

本発明の一実施形態に係る電解水生成装置の全体模式図。 電解槽の模式的上面図。 電解槽の模式的側面図。 図３のＩＶ−ＩＶ断面図。 図２のＶ−Ｖ断面図。 変形例１に係る電解槽の図５に相当する図。 変形例２に係る電解槽の図５に相当する図。 変形例３に係る電解槽の図４に相当する図。 変形例３に係る電解槽の図５に相当する図。

本発明の一実施形態に係る電解水生成装置１について、以下、図を参照しながら説明する。なお、本発明は、本実施形態に限定されるものではない。

（１）全体構成
図１は、電解水生成装置１の全体構成を模式的に表した図である。

電解水生成装置１は、主に本体１ａと塩水タンク２２とに分けることができる。

本体１ａは、希釈水供給用の水配管Ａと、塩水供給用の水配管Ｂと、電解槽１００とを有する。

（１−１）希釈水供給用の水配管Ａ
水配管Ａは、電解槽１００に希釈水を供給するためのものであり、図１に示すように、市水から水の供給を受け、減圧弁１１、マニホールド１２、水制御弁１３、給水遮断弁１４、及び２つの逆止弁１５を有し、電解槽１００に水を希釈水として供給する。減圧弁１１は、市水から水の圧力を減圧し、一定の圧力にする。次のマニホールド１２は、水配管Ａから後述する水配管Ｂを分岐させる。次の水制御弁１３は、水量を検知する水量センサ１３ｓと、水の流量を調整する流量調整弁１３ｖとを有し、水の流量を制御する。流量調整弁１３ｖは、電磁弁である。流量調整弁１３ｖには、サーミスタＴ１が設置されており水の温度を検知する。水温が所定の温度より高い場合は、給水遮断弁１４により電解槽１００への水の供給を遮断する。給水遮断弁１４も電磁弁である。２つの逆止弁は、給水遮断弁１４と電解槽１００との間に設置されており、水が電解槽１００から給水遮断弁１４の方向へ流れないようになっている。なお、希釈水を供給するために電解槽１００に接続されている管を、希釈水供給管１１２と呼ぶ。

（１−２）塩水供給用の水配管Ｂ
水配管Ｂは、電解槽１００に塩水を供給するためのものであり、図１に示すように、マニホールド１２から市水からの水を分岐させ、タンク用電磁弁２１を有し、塩水タンク２２に市水を供給する。さらに、水配管Ｂは、塩水タンク２２を、塩水用電磁弁２３、及び電磁定量ポンプ２４を介して電解槽１００に接続し、電解槽１００に塩水を供給する。なお、塩水を供給するために電解槽１００に接続されている管を、塩水供給管１１１と呼ぶ。

（１−３）電解槽１００
電解槽１００は、塩水を電解して次亜塩素酸水を生成し、次亜塩素酸水を水で希釈して供給する装置である。電解槽１００については、後ほど詳しく説明する。なお、図１において電解槽１００に設置されているサーミスタＴ２は、電解槽１００の温度を検知するためのものである。

（１−４）塩水タンク２２
塩水タンク２２は、フロートスイッチ２２ａと、吸込みフィルター２２ｂとを備えている。フロートスイッチ２２ａは、塩水タンク２２内の液面のレベルを検知する。吸込みフィルター２２ｂは、塩水タンク２２の底部に設置されている。塩水タンク２２には、塩と市水からの水が入れられる。塩は塩水タンク２２の底に貯まり、その上に水の層が出来る。塩水タンク２２内の塩水は、塩水タンク２２の底部から電磁定量ポンプ２４により吸い出される。この時、塩の粒子は、吸込みフィルター２２ｂによりフィルターされ、塩を通った液体のみ塩水タンク２２から吸い出される。したがって、塩水タンク２２から吸い出される塩水は、塩分がほぼ飽和状態になっている。

（１−５）制御部９０
このほか、電解水生成装置１は、制御部９０を備えている。制御部９０は、主にＣＰＵ９１、ＲＡＭ９２、ＲＯＭ９３、液晶等の表示部９４、及びボタンやスイッチ等の入力部９５から構成されており、通信線８９を介して電解水生成装置１の上記各構成要素との間で信号を送受信する。ＲＯＭ９３には、電解水生成装置１制御用のプログラムが記憶されており、ＣＰＵ９１は、当該プログラムを実行する。これにより、制御部９０は、電解水生成装置１の上記各構成要素を制御する。

具体的には、制御部９０は、水制御弁１３の水量センサ１３ｓから送信される信号に基づいて電磁定量ポンプ２４等を制御する。例えば、市水からの水の供給が止まり、水量センサ１３ｓが検知した流量がゼロになれば、制御部９０は、電磁定量ポンプ２４を停止し、電解槽１００への電源を停止する。

また、制御部９０は、電解槽１００から供給される次亜塩素酸水の濃度が、入力部９５を介して指定された濃度になるように水制御弁１３を制御し、希釈水の流量を制御する。低い濃度が指定された場合は、希釈水の流量が大きくなるように水制御弁１３の流量調整弁１３ｖを制御する。高い濃度が指定された場合は、希釈水の流量が小さくなるように水制御弁１３の流量調整弁１３ｖを制御する。また、制御部９０は、希釈水の流量に合わせて電磁定量ポンプ２４を制御し、供給される塩水の流量を制御する。

また、制御部９０は、サーミスタＴ１から送信される信号に基づいて給水遮断弁１４を制御する。例えば、サーミスタＴ１が検知した水温が上限を超えていれば、制御部９０は、給水遮断弁１４を閉めて、希釈水が電解槽１００に流入しないようにする。

また、制御部９０は、サーミスタＴ２から送信される信号に基づいて電解槽１００への電源を制御する。例えば、サーミスタＴ２が検知した電解槽１００の温度が上限を超えていれば、制御部９０は、電解槽１００への電源を切り、電解水生成装置１を停止させる。

また、制御部９０は、フロートスイッチ２２ａから送信される信号に基づいてタンク用電磁弁２１の開閉を制御する。例えば、フロートスイッチ２２ａが検知した液面が上限に達したら、制御部９０は、タンク用電磁弁２１を閉じる。

なお、制御部９０は、本体１ａに設置されている。

（２）電解槽１００の詳細構成
次に、図を参照しながら電解槽１００の詳細構成について説明する。

図２は、電解槽１００の外観上面図である。図３は、電解槽１００の外観側面図である。図４は、図３のＩＶ−ＩＶ断面図である。図５は、図２のＶ−Ｖ断面図である。

電解槽１００は、図２及び図３に示すように、チタン製の円筒１０２の両端それぞれに樹脂製の直方体１０１、１０３を接合した形状をしている。円筒１０２は、ケーシングであるとともに正の電極でもあり、以下、電極筒１０２と呼ぶ。直方体１０１、１０３は、それぞれ中に円柱状の空間が形成された樹脂製のケーシングであり、以下、それぞれケーシング１０１、ケーシング１０３と呼ぶ。ケーシング１０１及びケーシング１０２の内部空間は、それぞれ電極筒１０２の内部空間と連続している。このほか、電解槽１００は、負の電極である電極棒１０４を有する。

電極筒１０２は、次亜塩素酸水が生成される生成部である。図４及び図５に示すように、電極筒１０２の内部空間の中心にチタン製の電極棒１０４が配置されている。これにより、正極である電極筒１０２と負極である電極棒１０４が一定間隔で対向するようになっている。電極筒１０２及び電極棒１０４それぞれに電圧を印加すると電極筒１０２と電極棒１０４との間で電流が流れ、電極筒１０２の内部空間に存在する塩水が電気分解され、次亜塩素酸水が生成される。すなわち、電極筒１０２の内部空間は、次亜塩素酸水生成空間Ｇとなっている。なお、電極筒１０２のチタン製の本体１０２ａの内側の表面には触媒としてルテニウムの層が形成されている。電極筒１０２及び電極棒１０４は、それぞれ、上端がケーシング１０１に、下端がケーシング１０３に取り付けられている。

ケーシング１０１は、希釈水と次亜塩素酸水とが混合する混合部である。ケーシング１０１には、水配管Ａの希釈水供給管１１２と、次亜塩素酸水を食材の洗浄槽等に供給するための次亜塩素酸水供給管１１３が接続されている。ケーシング１０１には、その内部空間に希釈水供給管１１２からの希釈水が流入する希釈水流入口１０１ａが形成されている。また、ケーシング１０１には、希釈水により希釈された次亜塩素酸水が次亜塩素酸水供給管１１３へ流出するための流出口１０１ｂが形成されている。希釈水流入口１０１ａと流出口１０１ｂとは、それぞれ互いに対向する壁面に、互いに対向する位置に設けられているが、希釈水流入口１０１ａの周縁と流出口１０１ｂの周縁とを結ぶ直線は、ケーシング１０１の内部空間の中心を通らない。即ち、希釈水流入口１０１ａの周縁と流出口１０１ｂの周縁とを直線的に結ぶ希釈水の流路である空間は、ケーシング１０１の内部空間の中心から外れており、当該空間には電極棒１０４は存在しない。その結果、希釈水流入口１０１ａから流入した希釈水は、図３に示すようにケーシング１０１の内部空間の中心にある電極棒１０４に当たらずに直線的に流出口１０１ｂまで流れることができる。希釈水流入口１０１ａの周縁と流出口１０１ｂの周縁とを直線で結ぶ空間では、次亜塩素酸水生成空間Ｇから上昇してくる次亜塩素酸水と希釈水流入口１０１ａから流出口１０１ｂへと流れる希釈水とが混合する混合空間Ｘとなっている。その結果、流出口からは、希釈された次亜塩素酸水が流出するようになっている。なお、混合空間Ｘは、次亜塩素酸水生成空間Ｇと連続しており、次亜塩素酸水生成空間Ｇの上方に位置する。また、希釈水流入口１０１ａ及び流出口１０１ｂの経は、同じである。

ケーシング１０３には、水配管Ｂの塩水供給管１１１が接続されている。ケーシング１０３には、その内部空間に塩水供給管１１１から塩水が流入するための塩水流入口１０３ａが形成されている。塩水流入口１０３ａから流入した塩水は、次亜塩素酸水生成空間Ｇに流入し、電解される。電解により生成された次亜塩素酸水は、次亜塩素酸水生成空間Ｇ内をケーシング１０１の内部空間、即ち混合空間Ｘに向かって上昇する。

なお、塩水流入口１０３ａから流入する塩水の流量は、毎分４５ミリリットルである。また、流出口１０１ｂから流出する希釈された次亜塩素酸水の最大流量は、毎分１５リットルである。

（３）電解水生成装置１の動作
以下、電解水生成装置１の動作について説明する。

図示しない次亜塩素酸水供給管１１３の先に取り付けられた弁、或いは蛇口を開くと、次亜塩素酸水が電解槽１００から流れ出る。これにより、希釈水が希釈水流入口１０１ａから電解槽１００内に流入し、希釈水が水配管Ａ内を電解槽１００に向けて流れ始める。水配管Ａ内の希釈水の流れを水量センサ１３ｓが検知し、検知信号を制御部９０に送信すると、制御部９０は、電磁定量ポンプ２４を作動させる。電磁定量ポンプ２４により、塩水タンク２２内の塩水が、底から吸い出される。これにより、水配管Ｂ内を塩水が電解槽１００に向けて流れ出し、塩水が塩水流入口１０３ａから電解槽１００に供給される。

塩水流入口１０３ａから電解槽１００のケーシング１０３内に流入した塩水は、上昇して次亜塩素酸水生成空間Ｇに流入し、ここで電解され、次亜塩素酸水が生成される。この際、水素や酸素のガスも生成される。

生成された次亜塩素酸水は、上昇し混合空間Ｘに流入する。混合空間Ｘには、希釈水流入口１０１ａから希釈水が流入し、次亜塩素酸水と混合する。希釈された次亜塩素酸水は、流出口１０１ｂから外部へ流出する。希釈水流入口１０１ａと流出口１０１ｂとは、互いに対向する位置に設けられており、希釈水流入口１０１ａの周縁と流出口１０１ｂの周縁とを直線で結ぶ空間、即ち混合空間Ｘには、希釈水の流れを妨害する電極棒１０４等の障害物がない。このため、希釈水流入口１０１ａから流入した希釈水の大部分は、流出口１０１ｂへ向けて直線的に流れ、希釈水が混合空間Ｘの下方に連続する次亜塩素酸水生成空間Ｇに流入することは、殆ど無く、塩水を希釈して次亜塩素酸水の生成を妨げることがほぼない。なお、この希釈水の流れに引き込まれて次亜塩素酸水生成空間Ｇから次亜塩素酸水が混合空間Ｘに流入し、希釈水と混合し、希釈される。

希釈された次亜塩素酸水は、流出口１０１ｂから流出する。この際、塩水の電解の際に発生したガスも次亜塩素酸水と一緒に流出する。

（４）特徴
（４−１）
上記実施形態では、ケーシング１０１内には、希釈水と次亜塩素酸水とが混合する混合空間Ｘが設けられている。混合部Ｍには、希釈水が流入する希釈水流入口１０１ａと、希釈水と混合した次亜塩素酸水が流出する流出口１０１ｂとが形成されている。混合空間Ｘは、希釈水流入口１０１ａの周縁と流出口１０１ｂの周縁とを直線で結ぶ空間であり、生成部である電極筒１０２内にある次亜塩素酸水生成空間Ｇの上方に連続して設けられている。すなわち、次亜塩素酸水と希釈水とを混合させて次亜塩素酸水を希釈するための十分な空間がケーシング１０１内に設けてある。したがって、次亜塩素酸水と希釈水とを混合させるためにわざわざ逆止弁を設ける必要がない。このため、簡便な構造により電解水（次亜塩素酸水）を希釈することが可能となっている。

（４−２）
上記実施形態では、塩水は、電極筒１０２内に設けられた次亜塩素酸水生成空間Ｇにおいて電極筒１０２と、その内部空間の中心に配置された電極棒１０４との間で電流が流れることにより電解され、次亜塩素酸水が生成されている。即ち、電極筒１０２が次亜塩素酸水を生成する次亜塩素酸水生成空間Ｇをハウジングするケーシングとしても機能することが可能となっている。

（４−３）
上記実施形態では、電極棒１０２は、混合空間Ｘから外れて配置されている。希釈水が妨害されること無く希釈水流入口１０１ａから流出口１０１ｂに直線上に流れることができている。このため、電極棒１０２に当たる等して、次亜塩素酸水生成空間Ｇに流入して塩水を希釈し、電解を妨害することを抑制することが可能となっている。

（４−４）
上記実施形態では、電極筒１０２は円筒形状をしている。このため、電極筒１０２内を流れる流体（塩水、次亜塩素酸水、及び希釈水）からの圧力に耐えることが可能となっている。

（４−５）
上記実施形態では、電極筒１０２の下端に取り付けられたケーシング１０３には、塩水が流入する塩水流入口１０３ａが形成されている。即ち、電極筒１０２の上端に取り付けられているケーシング１０１に設けられた混合空間Ｘから離れた位置から塩水が流入するようになっている。このため、塩水が電解される前に希釈水により希釈されることを抑制することが可能となっている。

（５）変形例
（５−１）変形例１
上記実施形態では、電極筒１０２の上端に取り付けられているケーシング１０１には、希釈水流入口１０１ａ及び流出口１０１ｂが設けられているが、希釈水流入口１０１ａ及び流出口１０１ｂの径は同じであった。他の実施形態においては、当該希釈水流入口１０１ａの経を図６に示すように流出口１０１ｂの経よりも大幅に小さくしてもよい。これにより、希釈水流入口２０１ａの近傍の圧力が高くなり、また当該圧力に比べて流出口２０１ｂの近傍の圧力が低くなり、希釈水等のケーシング２０１内の流体が希釈水流入口２０１ａの方へ逆流しにくくなる。

（５−２）変形例２
上記実施形態では、電極棒１０４は、ケーシング１０１まで延びており、その上端がケーシング１０１に取り付けられていた。しかし、このように電極棒１０４が対向する電極が存在しない空間に存在すると、即ち次亜塩素酸水生成空間Ｇから出ていると、電極棒１０４の次亜塩素酸水生成空間Ｇから出ている部分にスケール等の物質が付着する等の事象が発生することがある。そこで、他の実施形態においては、図７に示す電極棒３０４のように、次亜塩素酸水生成空間Ｇから上に出ないようにしてもよい。これにより、スケールの付着等、不要な電極の存在による悪影響を抑制することが出来る。なお、この場合、電極棒３０４が電極筒１０２との距離を一定に保つことができるように電極棒３０４の上端に樹脂製の棒３０５を継ぎ足し、ケーシング１０１に固定するとよい。

また、スケールの付着抑止策として、さらにモータＭで電極棒３０４を回転させてもよい。電極棒３０４を回転させることにより付着したスケールを電極棒３０４から引き剥がし、流すことができる。

（５−３）変形例３
上また、他の実施形態においては、スケールの付着抑止策として、図８、図９のように電極棒４０４の上端付近に羽Ｗを取り付けて、希釈水の流れを当該羽Ｗに当てることにより電極棒４０４を回転させてもよい。

本発明は、食材の洗浄用の電解水を生成するのに有効である。

１ 電解水生成システム
１００ 電解水生成装置
１０１ ケーシング（混合部）
１０１ａ 希釈水流入口
１０１ｂ 流出口
１０２ 電極筒（生成部）
１０３ａ 塩水流入口
１０４、２０４、３０４、４０４ 電極棒
Ｇ 次亜塩素酸水生成空間（生成空間）
Ｘ 混合空間

特開２００１―６２４５５号公報

Claims (6)

1. 塩水を電気分解して次亜塩素酸水を生成し、前記次亜塩素酸水を希釈水により希釈して供給する電解水生成装置であって、
   対向する２つの電極を有し、前記次亜塩素酸水の生成空間が設けられた生成部と、
   前記希釈水と前記次亜塩素酸水とが混合する混合空間が設けられた混合部と、
   を備え、
   前記混合部には、希釈水が流入する希釈水流入口と、前記希釈水と混合した前記次亜塩素酸水が流出する流出口とが形成され、
   前記混合空間は、前記希釈水流入口と前記流出口との間に、前記生成空間の上方に連続して設けられた、
   電解水生成装置。
2. 前記２つの電極は、電極棒及び電極筒であり、
   前記生成空間は、前記電極棒と前記電極筒との間に設けられた、
   請求項１に記載の電解水生成装置。
3. 前記電極棒は、前記混合空間から外れて配置された、
   請求項１又は２に記載の電解水生成装置。
4. 前記電極筒は円筒形状をした、
   請求項１〜３のいずれかに記載の電解水生成装置。
5. 前記電極筒の下端近傍には、前記塩水が流入する塩水流入口が形成された、
   請求項１〜４のいずれかに記載の電解水生成装置。
6. 前記電極棒は、前記生成空間の境界より下に位置する、
   請求項１〜５のいずれかに記載の電解水生成装置。

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