JP2013220370A - 電解水生成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】より高濃度の気体を溶解させた電解水を取り出すことができる電解水生成装置を得る。
【解決手段】電解水生成装置１は、隔膜２１で仕切られた陰極室２２と陽極室２３とを有する電解槽２を備えており、原水供給経路５から電解槽２内に導入された原水を電気分解することで電解水が生成され、電解槽２で生成された電解水が電解水取出経路６１を介して吐水口６４ａから取り出されるようになっている。また、電解水取出経路６１には、電解槽２内の水圧から吐水口６４ａの大気圧へと水圧を徐々に低下させる圧力低下手段８が設けられている。そして、圧力低下手段８の上流側経路６１ａおよび下流側経路６１ｂのうち少なくともいずれか一方の経路に水流調整手段１００，１１０を設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、電解水生成装置に関する。

従来、電解水生成装置として、隔膜で仕切られた陰極室と陽極室とを有する電解槽を備え、電解槽内に導入された水道水等の原水を電気分解することで、陰極側で水素と水酸化物イオンを生成するとともに、陽極側で酸素と水素イオンを生成するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

すなわち、この特許文献１に記載の電解水生成装置によれば、陰極室ではアルカリイオン水が電極水として生成され、陽極室では酸性水が電極水として生成される。

このとき、電極表面で生成される気体、例えば、陰極表面で生成される水素は陰極室内を流れている水に溶解するが、電流量に比例した水素量が生成されて水に溶解するため、電極表面の近傍では大気圧における飽和溶解量よりも過剰に溶解することとなり過飽和状態となる。

そこで、上述の特許文献１では、電解槽に圧力測定器、電解槽の下流側に調整弁を設置し、圧力測定器で電解槽の内圧をモニタリングしながら調整弁を制御することで電解槽の内圧をコントロールしている。

特開２００６−１５９０７２号公報

しかしながら、上記特許文献１のように電解槽の内圧をコントロールした場合であっても、電解槽内の水圧は大気圧よりも高くなっている。そして、この特許文献１に記載の電解水生成装置には、内圧が高くなった電解槽から吐水口に至るまでの経路に関しての制限が設けられていない。そのため、高い内圧の場所から大気圧に放出される時に急激な圧力低下が生じてしまうおそれがある。

そして、過飽和水素溶解条件において急激な圧力低下が生じると、瞬間的に水素濃度の揺らぎなどが生じ、それにより、溶解水素分子が集合し、相転移して小さな気泡核が形成されてしまう。その結果、溶解している水素（気体）が気泡として出現して水中から放出されることとなり、溶解水素濃度が低下してしまうおそれがあった。

そのため、電解槽内の水圧から吐水口の大気圧へと水圧を徐々に低下させる圧力低下手段を設けることで、電解水に溶解する気体濃度の低下を抑制することが考えられる。

しかしながら、圧力低下手段を設けたとしても、その上流側経路や下流側経路における水流状態に関しての制限を設けない場合、生成された水素を十分に溶解させることができなかったり、吐水時における気泡化によって水素濃度が低下してしまうのを抑制することができなかったりするという問題があった。

このように、圧力低下手段の上流側経路や下流側経路における水流状態に関しての制限を設けない場合、電解水に溶解した水素濃度を高濃度化させることができないという問題があった。

そこで、本発明は、より高濃度の気体を溶解させた電解水を取り出すことができる電解水生成装置を得ることを目的とする。

本発明の第１の特徴は、隔膜で仕切られた陰極室と陽極室とを有する電解槽を備え、原水供給経路から前記電解槽内に導入された原水を電気分解して電解水を生成し、前記電解槽で生成された電解水を電解水取出経路を介して吐水口から取り出すようにした電解水生成装置であって、前記電解水取出経路に、前記電解槽内の水圧から前記吐水口の大気圧へと水圧を徐々に低下させる圧力低下手段を設け、前記圧力低下手段の上流側経路および下流側経路のうち少なくともいずれか一方の経路に水流調整手段を設けたことを要旨とする。

本発明の第２の特徴は、前記圧力低下手段の下流側経路に設けられる水流調整手段は、経路の断面積を徐々に変化させることで、流水速度を変化させる第１の流水経路であることを要旨とする。

本発明の第３の特徴は、前記第１の流水経路は、断面積が下流側に向かって徐々に増大することを要旨とする。

本発明の第４の特徴は、前記第１の流水経路は、縦断面視で略Ｓ字状をしていることを要旨とする。

本発明の第５の特徴は、前記圧力低下手段の上流側経路に設けられる水流調整手段は、経路内の電解水の水流を変化させる水流変化手段であることを要旨とする。

本発明の第６の特徴は、前記水流変化手段は、経路内に突設され、水流の方向を変化させるリブであることを要旨とする。

本発明の第７の特徴は、前記水流変化手段は、経路の径が大きい拡径部と、当該拡径部よりも経路の径が小さい縮径部とを有する第２の流水経路であることを要旨とする。

本発明の第８の特徴は、前記第２の流水経路には、前記拡径部と前記縮径部とが複数設けられていることを要旨とする。

本発明の第９の特徴は、前記拡径部と前記縮径部との境界部分には、前記縮径部に連通する水路を有し、縮径部側から拡径部側に向けて突出する流水管が設けられていることを要旨とする。

本発明によれば、電解水取出経路に、電解槽内の水圧から吐水口の大気圧へと水圧を徐々に低下させる圧力低下手段を設けている。そのため、電解槽で生成されて電解水取出経路を介して吐水口から取り出される電解水の水圧を連続的かつ緩速に低下させることができる。これにより、流水中に気泡核が生成されてしまうのを抑制することができ、過飽和溶解している気体が溶解状態から気泡へと相転移して水中に流出してしまう量を減少させることができる。

また、圧力低下手段の上流側経路および下流側経路のうち少なくともいずれか一方の経路に水流調整手段を設けている。例えば、圧力低下手段の下流側経路に水流調整手段を設けた場合、加圧状態から大気圧状態へと状態変化した後、外部へ吐出される前に水流調整を行うことができる。その結果、気泡核の形成を抑制し、気泡化による気体の溶解濃度の低減を抑制することが可能となる。また、圧力低下手段の上流側経路に水流調整手段を設けた場合、圧力低下前の加圧溶解状態で水流調整を行うことができる。その結果、溶解気体分布を分散させることができ、加圧した内圧に見合う気体を溶解させることが可能となり、より多くの気体を溶解させることができるようになる。

このように、本発明によれば、より高濃度の気体を溶解させた電解水を取り出すことが可能となる。

本発明の一実施形態にかかる電解水生成装置を模式的に示す図である。 本発明の一実施形態にかかる電解水生成装置の下流側水流調整手段の一例を模式的に示す断面図である。 本発明の一実施形態にかかる電解水生成装置の下流側水流調整手段の変形例を模式的に示す断面図である。 比較例としての下流側水流調整手段を模式的に示す断面図である。 本発明の一実施形態にかかる電解水生成装置の上流側水流調整手段の一例を模式的に示す断面図である。 本発明の一実施形態にかかる電解水生成装置の上流側水流調整手段の第１変形例を模式的に示す断面図である。 本発明の一実施形態にかかる電解水生成装置の上流側水流調整手段の第２変形例を模式的他の変形例に示す断面図である。 本発明の一実施形態にかかる電解水生成装置の上流側水流調整手段の第３変形例を模式的に示す断面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下では、浄化部で浄化された浄水についても原水として説明する。すなわち、本発明では、電解槽に導入される水（電解水が生成される前の水）を原水と定義する。

本実施形態にかかる電解水生成装置１は、電解槽２や浄化部３および各種配管がケース４内に収納されて構成されている。電解槽２は、隔膜２１で仕切られた陰極室２２と陽極室２３とを有しており、陰極室２２には陰極２４が設けられているとともに、陽極室２３には陽極２５が設けられている。これら陰極２４および陽極２５は、隔膜２１を挟んで相互に対向した位置に設けられている。

そして、電解槽２には、原水導入管（原水供給経路）５を介して水道水や井戸水などの飲用に適した原水が導入される。この原水導入管５は、電解槽２の上流側で２つに分岐されており、一方の分岐管５１は陰極室２２の入口２２ａに連通して原水を専ら陰極室２２に供給するとともに、他方の分岐管５２は陽極室２３の入口２３ａに連通して原水を専ら陽極室２３に供給している。このとき、各分岐管５１、５２には、余剰原水を放出するための放出管５１ａ、５２ａが接続されている。

そして、電解槽２内に原水を導入した状態で、陰極２４と陽極２５との間に一定の電圧を印加することで、原水が電解槽２内で電気分解され、陰極室２２内で電解水としてのアルカリイオン水が生成されるとともに、陽極室２３内で電解水としての酸性水が生成される。

なお、陰極室２２内では水の電気分解による水素の生成とＯＨ⁻イオンの生成が行なわれるため、陰極室２２内の水はアルカリ性となる。一方、陽極室２３内では水の電気分解による酸素の生成とＨ^＋イオンの生成が行なわれるため、陽極室２３内の水は酸性となる。

生成された陰極室２２内のアルカリイオン水は、陰極室２２の出口２２ｂに連通する電解水取出経路としてのアルカリイオン水供給管６１および吐水管６４を介してケース４の外方に取り出される。一方、陽極室２３内の酸性水は、陽極室２３の出口２３ｂに連通する電解水取出経路としての酸性水排水管６２を介してケース４の外方に取り出される。アルカリイオン水供給管６１から供給されるアルカリイオン水は飲用として用いられる一方、酸性水排水管６２から排水される酸性水は他の目的に用いられたり廃棄されたりする。

アルカリイオン水供給管６１は、ケース４の上面に設置された中継部６３を介してケース４の外方に配置した上述の吐水管６４に接続されている。この吐水管６４はケース４の上方の中継部６３から下方に向かって配管されており、アルカリイオン水は吐水管６４の下端の吐水口６４ａから取り出されるようになっている。

原水導入管５は、上流側先端がケース４の外方に引き出されており、蛇口７に取り付けられた水切り替え器７１に接続されている。この水切り替え器７１のレバー操作で蛇口７から流出する水を電解水生成装置１へと供給できるようになっている。

また、原水導入管５の途中には、上述した浄化部３が配設されており、この浄化部３で浄化した浄水が各分岐管５１，５２へと供給される。本実施形態では、浄化部３は、前段（上流側）に活性炭収納部３１が設けられるとともに、後段（下流側）に中空糸膜収納部３２が設けられた構造をしている。ただし、浄化部はこれに限定されることはなく、原水を浄化する機能を有していれば他の構造をしていてもよい。

そして、陰極室２２側のアルカリイオン水供給管（電解水取出経路）６１に、電解槽２内の高い水圧から吐水口６４ａの大気圧へと水圧を徐々に低下させる圧力低下部（圧力低下手段）８を設けている。なお、水圧を徐々に低下させるとは、流水中で気相の相転移を起こさずに気泡核を生成しにくい範囲での連続的な圧力低下を意味し、急激に圧力を低下させるのではなく緩速に圧力を低下させることを意味するものである。このことは、以下の各実施形態においても同様である。

本実施形態では、圧力低下部（圧力低下手段）８として、管摩擦抵抗で流水の圧力を低下させる長い流水管路８１を用いている。そして、この長い流水管路８１の管径を調整することで、電解槽２の高い内圧から大気圧へと徐々に圧力を低下させることができるようにしている。また、長い流水経路８１においてその管径を維持することで、電解槽２の内圧から大気圧への圧力低下過程においてその単位時間または単位長さ（流水経路の長さ）あたりの低下度をコントロールできるようにしている。ここでは、大気圧へと徐々に低下させる条件を満足するために、流水管路８１の管径（内径）をφ０．１〜１０ｍｍ、流路長を０．１〜１０ｍに設定している。このような長い流水管路８１は、蛇行させたり、螺旋状に形成したりしてコンパクトにまとめておくことが好ましい。なお、圧力低下部（圧力低下手段）８は、長い流水管路８１に限られるものではなく、例えば、ピンホールや絞り部等によって電解槽２内の高い水圧から吐水口６４ａの大気圧へと水圧を徐々に低下させるようにしてもよい。

また、本実施形態では、電解槽２内の水圧から排水口６２ａの大気圧へと水圧を低下させる排水圧力低下部９０を酸性水排水管６２に設けている。この圧力低下部９０も長い流水管路や絞り部、ピンホール等を用いて構成することができる。

ところで、内圧が高くなった電解槽２から排水口６２ａに至るまでの経路に関して制限を設けていない場合は、電解槽２内から排水が大気圧に放出される時に急激な圧力低下が生じるおそれがある。この場合、電解槽２の陽極室２３側の内圧は大気圧により近くなるため、陰極室２２から隔膜２１を介して陽極室２３へ過剰に内部通水が生じることになる。しかしながら、本実施形態のように排水圧力低下部９０を酸性水排水管６２に設ければ、陽極室２３内の酸性水は、陽極室２３の出口２３ｂから酸性水排水管６２を介して排水口６２ａから排出されることとなる。このとき、酸性水排水管６２に設けられた排水圧力低下部９０によって、酸性水排水管６２内の水圧は、電解槽２内の水圧から排水口６２ａの大気圧へと低下する。そのため、大気圧の酸性水が排水口６２ａから大気圧中に排出されることとなる。その結果、電解槽２内で陰極室２２と陽極室２３の水の圧力バランスを維持することができるようになるため、隔膜２１を介した槽間の内部通水を防ぐことができ、水の混じりを防止することが可能となる。

さらに、本実施形態では、アルカリイオン水供給管（電解水取出経路）６１における圧力低下部（圧力低下手段）８の上流側経路６１ａおよび下流側経路６１ｂのうち少なくともいずれか一方の経路に水流調整手段を設けている。

具体的には、アルカリイオン水供給管（電解水取出経路）６１における圧力低下部（圧力低下手段）８の下流側経路６１ｂに下流側水流調整手段（水流調整手段）１００を設け、圧力低下部（圧力低下手段）８の上流側経路６１ａに上流側水流調整手段（水流調整手段）１１０を設けている。

ここで、下流側水流調整手段１００は、アルカリイオン水が過飽和溶解状態から大気圧へと状態変化した後、吐出口６４ａから吐出する前に水流調整を行うことで、気泡核の形成を抑制し、気泡化による溶解水素濃度の低減を抑制する機能を有するものである。

一方、上流側水流調整手段１１０は、圧力低下前の加圧溶解状態で水流調整を行うことで、流水中に含まれる空気及び電解槽２内にて生成される水素を流水内で混合し、溶解気体分布を分散させて、加圧した内圧に見合う水素を溶解できるようにする機能を有するものである。

かかる構成の電解水生成装置１を用い、蛇口７に付属の水切り替え器７１のレバーを切り替えると、蛇口７から流出する水が原水導入管５を通って電解水生成装置１に供給される。

そして、電解水生成装置１に供給された原水は、浄水部３に入り、活性炭収納部３１にて遊離塩素が除去され、中空糸膜収納部３２にて固形不純物の除去等が行なわれて浄水が生成される。

そして、浄化部３で浄化された浄水は、各分岐管５１，５２を通ってそれぞれ電解槽２の陰極室２２および陽極室２３へと導入されて、陰極２４と陽極２５との間に一定の電圧を印加することで、浄水（原水）が電解槽２内で電気分解される。

こうして、陰極室２２内でアルカリイオン水が生成されるとともに、陽極室２３内で酸性水が生成される。そして、生成されたアルカリイオン水は、アルカリイオン水供給管６１および吐水管６４を介して吐水口６４ａから取り出される。

このとき、陰極室２２内で生成されたアルカリイオン水は、上流側経路６１ａに設けられた上流側水流調整手段１１０を通過することで、圧力低下前の加圧溶解状態で水流調整が行われる。そして、加圧溶解状態における水流調整によって、流水中に含まれる空気及び電解槽２内にて生成される水素が流水内で混合、拡散するため、溶解気体分布がより均一となる。このように、溶解気体の分布をより均一にすることで、加圧値に見合った分圧分の水素をアルカリイオン水中に溶解させることができ、アルカリイオン水の溶解水素濃度をより高い濃度にすることができる。

そして、上流側水流調整手段１１０によって、より高い溶解水素濃度となったアルカリイオン水は、アルカリイオン水供給管（電解水取出経路）６１に設けられた圧力低下部（圧力低下手段）８を通過することで、水圧が電解槽２内における高い水圧から吐水口６４ａの大気圧へと徐々に低下する。

具体的には、電解槽２内における高い水圧状態にあるアルカリイオン水は、圧力低下部（圧力低下手段）８が設けられたアルカリイオン水供給管（電解水取出経路）６１を通過して吐水口６４ａから大気圧中に放出されるまでの間に、水圧が流水中で気相の相転移を起こさずに気泡核が生成されにくい範囲で徐々に（連続的に）低下し、吐水口６４ａ付近では、大気圧に近い水圧となる。そして、大気圧に近い水圧状態のアルカリイオン水が吐水口６４ａから大気圧中に放出されることとなる。

また、圧力低下部（圧力低下手段）８を通過して圧力が低下したアルカリイオン水は、吐水口６４ａから大気圧中に放出される前に、下流側経路６１ｂに設けた下流側水流調整手段１００を通過し、水流調整が行われる。このように、圧力低下部（圧力低下手段）８を通過して圧力が低下したアルカリイオン水の水流調整を、吐水口６４ａから大気圧中に放出される前に行うことで、気泡核の形成が抑制され、気泡化による溶解水素濃度の低減が抑制される。

一方、酸性水は、酸性水排水管６２から排水圧力低下部９０を通って圧力を低下させた状態でケース４の外方に排出される。

こうして、より高濃度の水素（気体）を溶解させたアルカリイオン水（電解水）を吐水口６４ａから取り出すことができるようになる。

以上説明したように、本実施形態では、アルカリイオン水供給管（電解水取出経路）６１に、電解槽２内の水圧から吐水口６４ａの大気圧へと水圧を徐々に低下させる圧力低下部（圧力低下手段）８を設けている。そのため、電解槽２で生成されてアルカリイオン水供給管（電解水取出経路）６１を介して吐水口６４ａから取り出されるアルカリイオン水（電解水）の水圧を連続的かつ緩速に低下させることができる。これにより、アルカリイオン水（電解水）の流水中に気泡核が生成されてしまうのを抑制することができ、過飽和溶解している水素（気体）が溶解状態から気泡へと相転移して水中に流出してしまう量を減少させることができる。その結果、吐水口６４ａから取り出されるアルカリイオン水（電解水）の溶解水素濃度（溶解気体濃度）が低下してしまうのを抑制することができる。

また、アルカリイオン水供給管（電解水取出経路）６１における圧力低下部（圧力低下手段）８の下流側経路６１ｂに下流側水流調整手段１００を設けている。このように、下流側水流調整手段１００を設けることで、加圧状態（過飽和溶解状態）から大気圧状態へと状態変化した後、吐水口６４ａから大気圧中に放出される前に水流調整が行われ、気泡核の形成が抑制され、気泡化による溶解水素濃度の低減が抑制される。その結果、吐水口６４ａから取り出されるアルカリイオン水（電解水）の溶解気体濃度が低下してしまうのをより一層抑制することができる。

また、圧力低下部（圧力低下手段）８の上流側経路６１ａに上流側水流調整手段１１０を設けている。このように、上流側水流調整手段１１０を設けることで、圧力低下前の加圧溶解状態で水流調整が行われるため、流水中に含まれる空気及び電解槽２内にて生成される水素が流水内で混合され、溶解気体分布を分散させることができる。このように、溶解気体分布を分散させることで、加圧した内圧に見合う水素を溶解させることができるようになる。すなわち、上流側水流調整手段１１０を設けることで、加圧溶解状態において、加圧値に見合った分圧分の水素をアルカリイオン水中に溶解させることができるようになるため、アルカリイオン水の溶解水素濃度をより高い濃度にすることができる。

このように、本実施形態によれば、より高濃度の水素（気体）を溶解させたアルカリイオン水（電解水）を吐水口６４ａから得ることができるようになるため、アルカリイオン水（電解水）としての効能を高めることができる。

次に、下流側水流調整手段および上流側水流調整手段の具体的な構成について説明する。

図２は、本実施形態にかかる電解水生成装置１の下流側水流調整手段の一例を模式的に示す断面図である。

図２に示すように、下流側水流調整手段１００Ａには、下流側経路６１ｂを介して圧力低下部（圧力低下手段）８の下流側に連通する第１の流水路１０１が形成されている。なお、第１の流水路１０１の下流側は、アルカリイオン水供給管（電解水取出経路）６１の下流側経路６１ｂを介して吐水管６４に連通されている。

この第１の流水路１０１は、経路の横断面積を徐々に変化させることで、水路内を流れる流水の流水速度を変化させるようにしている。

具体的には、第１の流水路１０１には、上流側から下流川に向かうにつれて拡径するテーパ部１０２が形成されており、横断面積が下流側に向かって徐々に増大するようになっている。

このように、第１の流水路１０１の横断面積を下流側に向かうにつれて徐々に増大させることで、水路内を流れる流水の流水速度が遅くなるようにすることができるようになる。

例えば、内径２ｍｍの流水路を圧力低下部８として用いた場合、圧力低下部８の断面積は約０．０３１ｃｍ^２となり、流水量を１Ｌ／ｍｉｎとすると、水の速度は約５４ｃｍ／ｓとなる。そして、電解水生成装置１の吐水口６４ａが、圧力低下部８の出口直後にある場合、例えばコップなどでアルカリイオン水を汲み取る際に、吐水がコップ底面に約５４ｃｍ／ｓの速度で衝突することになる。そして、吐水口６４ａから約５４ｃｍ／ｓの速度で吐水されるアルカリイオン水をコップ等で取水しようとしても、取水は困難である。また、約５４ｃｍ／ｓの速度で吐水させると、アルカリイオン水は外気を巻き込みながら取水されるため、水素の過飽和溶解状態が維持できず水素溶解濃度が減少してしまう。

しかしながら、本実施形態では、圧力低下部８の下流側に横断面積を緩やかに変化させる構造をした第１の流水路１０１を形成している。例えば、第１の流水路１０１の上流側の内径を圧力低下部８の内径と同じ２ｍｍとし、下流側に向かうにつれて徐々に内径を大きくすることで横断面積を徐々に大きくなるように変化させ、下流側の内径が２０ｍｍとなるようにすると、流水量が１Ｌ／ｍｉｎの場合、吐水口６４ａから吐水されるアルカリイオン水の速度は約５．３ｃｍ／ｓとなる。このように、吐水口６４ａから約５．３ｃｍ／ｓの速度でアルカリイオン水が吐水されるようにすると、コップ等で取水しやすくなる。また、取水時に外気を巻き込んでしまうのを抑制することができるため、アルカリイオン水は、加圧溶解された水素を水中に保持した過飽和溶解状態のままで電解水生成装置１の外に放出されることとなり、より高濃度の水素（気体）を溶解させたアルカリイオン水（電解水）をコップで汲み取ることができるようになる。

以上説明したように、第１の流水路１０１の横断面積を徐々に変化（大きくなるように変化）させることで、流水速度を徐々に変化（遅くなるように変化）させることができ、吐水しやすい流速へと変化させた後に電解水生成装置１からアルカリイオン水を放水することができる。

このように、吐水口６４ａから大気への放水の速度を低下させて緩やかに放水することで、アルカリイオン水を吐水口６４ａから緩やかに容器に汲み取る事が可能となり、気泡化による水素濃度の低減を抑制することができる。その結果、より高濃度の水素（気体）を溶解させたアルカリイオン水（電解水）を取水することができるようになる。

図３は、本実施形態にかかる電解水生成装置１の下流側水流調整手段の変形例を模式的に示す断面図である。

下流側水流調整手段１００Ｂには、図３に示すような形状をした第１の流水路１０１を形成するようにしてもよい。この第１の流水路１０１も、下流側経路６１ｂを介して圧力低下部（圧力低下手段）８の下流側に連通するとともに、アルカリイオン水供給管（電解水取出経路）６１の下流側経路６１ｂを介して吐水管６４に連通している。

この第１の流水路１０１Ｂも、経路の横断面積を徐々に変化させることで、水路内を流れる流水の流水速度を変化させるようにしている。

図３では、第１の流水路１０１Ｂは、略瓶形状をしており、縦断面視で略Ｓ字状となるように形成されている。具体的には、第１の流水路１０１Ｂは、縦断面視で、内側に凸となる曲線と当該曲線よりも下流側に位置する外側に凸となる曲線とで滑らかなＳ字状となるように形成されている。

すなわち、経路の径が大きい拡径部１０３と、当該拡径部１０３よりも経路の径が小さい縮径部１０４とを有しており、拡径部１０３と縮径部１０４との境界部分が滑らかな曲線となるように形成することで、第１の流水路１０１Ｂが形成されている。

ところで、図４に示すように、第１の流水路１０１Ｃの形状を、有底筒状の奥壁に細径の経路を形成した形状、すなわち、拡径部１０３と縮径部１０４とを有し、径が縮径部１０４から拡径部１０３へと急激に広がる形状をしていると、縮径部１０４から拡径部１０３へと移動する際に、乱流などが発生し、過飽和溶解している水素（気体）が溶解状態から気泡へと相転移して水中に流出してしまうおそれがある。

しかしながら、図３に示すように、横断面視で滑らかなＳ字状となるように形成すれば、径が急激に広がってしまうのが抑制される。そのため、流水の急激な進行方向の変化を低減することが可能となり、乱流などの相変化を低減することができる。その結果、過飽和状態をより保持した状態のアルカリイオン水（電解水）を取水することができるようになる。

図５は、本実施形態にかかる電解水生成装置１の上流側水流調整手段の一例を模式的に示す断面図である。

図５に示すように、上流側水流調整手段１１０Ａには、第２の流水路１１１Ａが形成されている。この第２の流水路１１１Ａは、上流側経路６１ａを介して電解槽２の下流側に連通するとともに、上流側経路６１ａを介して圧力低下部（圧力低下手段）８の上流側に連通している。

そして、上流側水流調整手段１１０Ａは、経路内のアルカリイオン水（電解水）の水流を変化させる水流変化手段としての機能を有している。

具体的には、第２の流水路１１１Ａには、上流側から下流川に向かうにつれて縮径するテーパ部１１２が形成されており、横断面積が下流側に向かって徐々に減少するようになっている。そして、第２の流水路１１１Ａ内には、経路内に突出する水流変化手段としてのリブ１１５が設けられている。このリブ１１５は、水流の主方向（上流側から下流側に向けての流れ）に対して交差するように延設されており、このリブ１１５によって、経路内を流れる水流の方向を変化させている。

すなわち、第２の流水路１１１Ａに複数の屈曲部が形成されるようにし、流水の方向が複数回変更できるようにしている。

上述したように、圧力低下部８の上流側では、電解槽２以降の流水路の全流域において圧力が高く、高圧力での飽和溶解度に見合った分の水素が溶解する。しかしながら、水中で瞬間的に水素溶解量が増加するわけではない。高圧条件に見合った飽和溶解量に実際の水素濃度が達成するためには、生成された水素が水流内で攪拌されて交じり合う必要がある。そのため、圧力低下部８の上流側における水流状態に関して、何ら制限を設けない場合、水素が水流内でうまく攪拌されず、高圧条件に見合った飽和溶解量に達することができないおそれがあった。

しかしながら、圧力低下部８の上流側に、水流変化手段としてのリブ１１５が設けられた上流側水流調整手段１１０Ａを設ければ、リブ１１５によって水流の方向を変化させることができ、水素をより水と混濁させることができるようになる。その結果、水素の溶解量を高圧条件での飽和溶解量に近づけることが可能となり、生成した水素を効率よく水流に溶解させることができ、過飽和状態での水素の溶解量を上昇させることができる。

その結果、より高濃度の水素（気体）を溶解させたアルカリイオン水（電解水）を取水することが可能となる。

図６は、本実施形態にかかる電解水生成装置１の上流側水流調整手段の第１変形を模式的に示す断面図である。

上流側水流調整手段１１０Ｂには、図６に示すような形状をした第２の流水路１１１Ｂを形成するようにしてもよい。この第２の流水路１１１Ｂも、上流側経路６１ａを介して電解槽２の下流側に連通するとともに、上流側経路６１ａを介して圧力低下部（圧力低下手段）８の上流側に連通している。

図６では、第２の流水路１１１Ｂは、経路の径が大きい拡径部１１３と、当該拡径部１１３よりも経路の径が小さい縮径部１１４とを有しており、この拡径部１１３と縮径部１１４とを有する第２の流水路１１１Ｂを、水流変化手段として機能させている。

さらに、本実施形態では、第２の流水経路１１１Ｂには、拡径部１１３と縮径部１１４とが複数設けられている。

具体的には、第２の流水経路１１１Ｂ内に、中央部に縮径部１１４が形成された円板状の突部１１６を複数箇所に形成し、上流側から下流側にかけて、比較的長さの短い縮径部１１４と当該縮径部よりも長さの長い拡径部１１３とが交互に形成されるようにしている。かかる構成とすることで、第２の流水経路１１１Ｂの横断面積の変化を急縮状態で行わせることができ、流水方向や流速を急激に変更させることができる。

このように、流水方向や流速を急激に変更させることで、生成された水素が水流内で攪拌されて交じり合い、水素をより水と混濁させることができるようになる。その結果、水素の溶解量を高圧条件での飽和溶解量に近づけることが可能となり、生成した水素を効率よく水流に溶解させることができ、過飽和状態での水素の溶解量を上昇させることができる。

図７は、本実施形態にかかる電解水生成装置１の上流側水流調整手段の第２変形例を模式的に示す断面図である。

上流側水流調整手段１１０Ｃには、図７に示すような形状をした第２の流水路１１１Ｃを形成するようにしてもよい。この第２の流水路１１１Ｃも、上流側経路６１ａを介して電解槽２の下流側に連通するとともに、上流側経路６１ａを介して圧力低下部（圧力低下手段）８の上流側に連通している。

図７では、第２の流水路１１１Ｃは、経路の径が大きい拡径部１１３と、当該拡径部１１３よりも経路の径が小さい縮径部１１４とを有しており、この拡径部１１３と縮径部１１４とを有する第２の流水路１１１Ｃを、水流変化手段として機能させている。

具体的には、第２の流水路１１１Ｃの形状を、有底筒状の奥壁１１７に細径の経路を形成した形状、すなわち、縮径部１１４と拡径部１１３とを有し、径が縮径部１１４から拡径部１１３へと急激に広がる形状としている。

かかる構成とすることで、第２の流水路１１１Ｃ内の水流は、奥壁１１７に当たることで、水流の方向が変化し、この水流の変化によって生成された水素が水流内で攪拌されて交じり合い、水素をより水と混濁させることができるようになる。その結果、水素の溶解量を高圧条件での飽和溶解量に近づけることが可能となり、生成した水素を効率よく水流に溶解させることができ、過飽和状態での水素の溶解量を上昇させることができる。

図８は、本実施形態にかかる電解水生成装置１の上流側水流調整手段の第３変形例を模式的に示す断面図である。

上流側水流調整手段１１０Ｄには、図８に示すような形状をした第２の流水路１１１Ｄを形成するようにしてもよい。この第２の流水路１１１Ｄも、上流側経路６１ａを介して電解槽２の下流側に連通するとともに、上流側経路６１ａを介して圧力低下部（圧力低下手段）８の上流側に連通している。

図８では、第２の流水路１１１Ｄは、経路の径が大きい拡径部１１３と、当該拡径部１１３よりも経路の径が小さい縮径部１１４とを有しており、この拡径部１１３と縮径部１１４とを有する第２の流水路１１１Ｄを、水流変化手段として機能させている。

具体的には、第２の流水路１１１Ｄの形状を、有底筒状の奥壁１１７に細径の経路を形成した形状、すなわち、縮径部１１４と拡径部１１３とを有し、径が縮径部１１４から拡径部１１３へと急激に広がる形状としている。

さらに、拡径部１１３と縮径部１１４との境界部分（奥壁１１７の部分）には、縮径部１１４に連通する水路１１９を有し、縮径部１１４側から拡径部１１３側に向けて突出する流水管１１８を設けている。

この流水管１１８は内径（水路１１９の径）が縮径部１１４と略同径となっており、外径が拡径部１０３の内径よりも小さくなるように形成されている。すなわち、流水管１１８の外周に奥壁１１７が露出するようになっている。

かかる構成とすることで、第２の流水路１１１Ｄ内の水流を、奥壁１１７や流水管１１８に当てるようにすることができる。このように、水流が奥壁１１７や流水管１１８に当たることで水流の方向が変化し、この水流の変化によって生成された水素が水流内で攪拌されて交じり合い、水素をより水と混濁させることができるようになる。その結果、水素の溶解量を高圧条件での飽和溶解量に近づけることが可能となり、生成した水素を効率よく水流に溶解させることができ、過飽和状態での水素の溶解量を上昇させることができる。

なお、上流側水流調整手段および下流側水流調整手段としては、上述した形状の中からそれぞれ任意の形状のものを選択することができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態には限定されず、種々の変形が可能である。

例えば、上記実施形態では、アルカリイオン水を生成する電解槽の陰極室側に本発明を適用した場合を例示したが、陽極室側に本発明を適用することも可能である。

また、電解槽の上流側に空気を除去する脱気部を設けるようにしてもよい。

また、上記実施形態では、圧力低下部の上流側および下流側のいずれにも水流調整手段を設けたものを例示したが、上流側、下流側のいずれかの経路のみに水流調整手段を設けるようにしてもよい。

また、電解槽や浄化部、その他細部のスペック（形状、大きさ、レイアウト等）も適宜に変更可能である。

１ 電解水生成装置
２ 電解槽
５ 原水導入管（原水供給経路）
８ 圧力低下部（圧力低下手段）
１０ 気体混合部
１１ 気液分離部
１２ 気液分離膜
１３ 脱気部
２１ 隔膜
２２ 陰極室
２３ 陽極室
２４ 陰極
２５ 陽極
６１ アルカリイオン水供給管（電解水取出経路）
６１ａ 上流側経路
６１ｂ 下流側経路
１００ 下流側流水調整手段（流水調整手段）
１０１，１０１Ａ，１０１Ｂ 第１の流水路
１１０ 上流側流水調整手段（流水調整手段）
１１１，１１１Ａ，１１１Ｂ，１１１Ｃ，１１１Ｄ 第２の流水路
１１３ 拡径部
１１４ 縮径部
１１５ リブ（水流変化手段）
１１８ 流水管
１１９ 水路

Claims (9)

1. 隔膜で仕切られた陰極室と陽極室とを有する電解槽を備え、原水供給経路から前記電解槽内に導入された原水を電気分解して電解水を生成し、前記電解槽で生成された電解水を電解水取出経路を介して吐水口から取り出すようにした電解水生成装置であって、
   前記電解水取出経路に、前記電解槽内の水圧から前記吐水口の大気圧へと水圧を徐々に低下させる圧力低下手段を設け、
   前記圧力低下手段の上流側経路および下流側経路のうち少なくともいずれか一方の経路に水流調整手段を設けたことを特徴とする電解水生成装置。
2. 前記圧力低下手段の下流側経路に設けられる水流調整手段は、経路の断面積を徐々に変化させることで、流水速度を変化させる第１の流水経路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。
3. 前記第１の流水経路は、断面積が下流側に向かって徐々に増大することを特徴とする請求項２に記載の電解水生成装置。
4. 前記第１の流水経路は、縦断面視で略Ｓ字状をしていることを特徴とする請求項３に記載の電解水生成装置。
5. 前記圧力低下手段の上流側経路に設けられる水流調整手段は、経路内の電解水の水流を変化させる水流変化手段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。
6. 前記水流変化手段は、経路内に突設され、水流の方向を変化させるリブであることを特徴とする請求項５に記載の電解水生成装置。
7. 前記水流変化手段は、経路の径が大きい拡径部と、当該拡径部よりも経路の径が小さい縮径部とを有する第２の流水経路であることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の電解水生成装置。
8. 前記第２の流水経路には、前記拡径部と前記縮径部とが複数設けられていることを特徴とする請求項７に記載の電解水生成装置。
9. 前記拡径部と前記縮径部との境界部分には、前記縮径部に連通する水路を有し、縮径部側から拡径部側に向けて突出する流水管が設けられていることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の電解水生成装置。

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