JP2016221451A - 電解水生成装置および電解ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】電解生成物を生成水容器の水に速やかに対流拡散させるとともに、塩素ガスの水面からの拡散を抑制し、信頼性の高い電解水生成装置および電極ユニットを提供する。【解決手段】実施形態によれば、電解水生成装置は、生成水容器１２と、生成水容器内の水に含浸される電解ユニットと、を備える。電解ユニットは、隔膜で仕切られ電解液を収納する電解液室２０と、隔膜を挟んで互いに対向する第１電極３４ａおよび第２電極３４ｂと、第１電極を収容する撹拌室２６と、取水口２８ａと、排水口２８ｂと、取水口から排水口へ導く撹拌室壁部と、撹拌室壁部の内面に設けられ撹拌室内の水の流れを撹拌する凹凸部６０と、を備えている。【選択図】図１

Description

ここで述べる実施形態は、電解水生成装置および電解ユニットに関する。

従来、次亜塩素酸水やアルカリイオン水などの電解水を電解により生成する電解水生成装置が知られている。このような電解水生成装置としては、１隔膜２室型の電解槽や、２隔膜３室型の電解槽に電解液および水を流水して電解水を生成する流水式の電解水生成装置が提案されている。

また、給排水に係る配管を持たず比較的簡素な構造の電解水生成装置として、陽極および陰極を有し電解液を隔離した電解ユニット（電極ユニット）を既存の水槽に投入し、この水槽内の水を電解水に変える、静水式（あるいはバッチ式）の電解水生成装置が提案されている。このような構成であれば、電解液を電解液室に隔離したまま電解による生成水を取り出すことができる。更に、静水状態の水を電解するため、配管が簡略化され、電解特性も安定し、使用できる隔膜の種類を増やすことができる。

特許第３５００１７３号公報 特許第３５５１２８８号公報 特開平１１−３１９８２９号公報 特開２００３−５３３４４号公報 特開２００４−２９００９３７号公報

しかしながら、上述した静水式（バッチ式）の電解水生成装置では、水槽の水が静止しているため、電極近傍で生じた生成物が水槽の水に混ざり難く、生成水に生成物の濃度ムラが生じ易い。また、次亜塩素酸生成のように陽極で塩素ガスが生じる可能性のある電解では、陽極近傍に高濃度で強酸性の水領域が生じ易い。同領域では、塩素ガス発生量が上がり、そのまま水面から大気中に塩素ガスが出やすい状況となる。特に、水槽の水が不足して陽極が水面から出ている状態では、直接的に塩素ガスが大気中に拡散する可能性がある。

本実施形態が解決しようとする課題は、電解生成物を水槽の水に速やかに対流拡散させるとともに、塩素ガスの水面からの拡散を抑制し、信頼性の高い静水式の電解水生成装置および電解ユニットを提供することにある。

実施形態によれば、電解水生成装置は、水を収容する生成水容器と、前記生成水容器と隔膜で仕切られ電解液を収納する電解液室と、前記隔膜を挟んで互いに対向する第１電極および第２電極と、を具備し、前記生成水容器内の水に含浸される電解ユニットと、を備えている。電解ユニットは、前記第１電極を収容する撹拌室と、前記撹拌室の下部に連通する取水口と、前記撹拌室の上部に連通する排水口と、前記第１電極に対向して設けられ前記第１電極の近傍の水を前記取水口から前記排水口へ導く撹拌室壁部と、前記撹拌室壁部の内面に設けられ前記撹拌室内の水の流れを撹拌する凹凸部と、を備えている。

図１は、第１の実施形態に係る電解水生成装置の断面図。 図２は、第１の実施形態に係る電解水生成装置の電極ユニットを示す斜視図。 図３は、変形例に係る電解ユニットの断面図。 図４は、第２の実施形態に係る電解水生成装置の断面図。 図５は、第３の実施形態に係る電解水生成装置の断面図。

以下に、図面を参照しながら、種々の実施形態について説明する。なお、実施形態を通して共通の構成には同一の符号を付すものとし、重複する説明は省略する。また、各図は実施形態とその理解を促すための模式図であり、その形状や寸法、比などは実際の装置と異なる個所があるが、これらは以下の説明と公知の技術を参酌して適宜、設計変更することができる。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る電解水生成装置の全体構成を示す断面図、図２は、電解水生成装置の電解ユニットを示す斜視図である。
本実施形態において、電解水生成装置１０は、容器内に収容された静水状態の水を電解水に生成する、すなわち、電解水に変える、静水式あるいはバッチ式の電解水生成装置として構成されている。図１に示すように、電解水生成装置１０は、水等の液体を収容する生成水容器（水槽）１２と、生成水容器１２の上部開口１２ａに脱着自在に装着され、生成水容器１２内に支持および配置される電解ユニット（電極ユニット）１６と、生成水容器１２が載置および支持される支持台７０と、を備えている。支持台７０は、電解ユニット１６の電極に電解電力を供給する後述の給電部３０を備えている。

生成水容器１２は、耐酸性、耐アルカリ性に優れ、かつ透明で内部が視認可能なガラスや樹脂、例えば、ガラスや塩化ビニールやポリプロピレンやポリエチレンなどにより形成されている。生成水容器１２は、上部開口１２ａ有し、上部が細く絞られた円錐台状、三角フラスコ状に形成されている。生成水容器１２は、例えば、１Ｌの水を収容可能な容量に形成されている。

生成水容器１２を上部の径が小さい、すなわち、上部が細く絞られた形状とすることにより、生成水容器１２内に収容される水の水面の面積が小さくなる。水中に溶けずに生じるわずかな塩素ガスが大気中に拡散する水面の面積を減らすことで、大気中への塩素ガスの拡散を極力抑制する効果がある。なお、本実施形態では、生成水容器１２は、上部開口１２ａから生成水容器１２内に向かって延出した円筒形状のユニットガイド１５を一体に有している。ユニットガイド１５の径は、上部開口１２ａの径よりも小さく設定されている。電解ユニット１６を生成水容器１２に装着する際、ユニットガイド１５は電解ユニット１６の挿入をガイドする。このユニットガイド１５により、生成水容器１２内の水面を面積が更に小さくすることができる。ユニットガイド１５の上部開口１２ａ側の上部分は、円錐形状に徐々に拡径している。この上部分に複数の取水孔（排気孔を兼ねている）１７（図２参照）が設けられている。

図１および図２に示すように、電解ユニット１６は、円板形状に形成された支持体（蓋体）１４と、支持体１４に支持され、支持体と同軸的に位置するほぼ円筒形状の筐体１８と、筐体１８の下端部に設けられた排水機構（排水蓋）５０と、を備えている。

支持体１４は、例えば、塩化ビニールやポリプロピレンやポリエチレンなどの耐酸性、耐アルカリ性に優れた樹脂により形成されている。支持体１４は、生成水容器１２の上部開口１２ａに脱着自在に装着され、この上部開口１２ａを閉塞する蓋体としても機能する。支持体１４の中央部に、電解液を注入するための注入口１４ａが形成されている。更に、支持体１４は、この支持体の下面から延出する注入管１４ｂを一体に有し、この注入管１４ｂは注入口１４ａに連通している。

筐体１８は、耐酸性、耐アルカリ性に優れ、かつ透明で内部が視認可能な材料、例えば、塩化ビニールやポリプロピレンやポリエチレンなどの合成樹脂により形成されている。筐体１８は、中間室（電解液室）２０を形成する中間フレーム２１と、陰極室（生成室）２２を形成する陰極ケース２４と、撹拌室（生成室）２６を形成する撹拌ケース２８と、を有している。中間フレーム２１の両側に陰極ケース２４および撹拌ケース２８が接合され、全体として円筒形状をなしている。筐体１８の外径は、前述したユニットガイド１５の内径とほぼ等しく、ここでは、僅かに小さく形成され、また、支持体１４の外径は、生成水容器１２の上部開口１２ａの径とほぼ等しく、あるいは、僅かに大きく形成されている。

中間室２０の一方の開口を塞ぐように矩形状の第１隔膜３２ａが設けられ、中間室２０の他方の開口を塞ぐように矩形状の第２隔膜３２ｂが設けられている。第１隔膜３２ａおよび第２隔膜３２ｂは、互いに対向している。これにより、中間室２０は、第１隔膜３２ａおよび第２隔膜３２ｂの間に仕切られている。中間室２０と撹拌室２６（生成水容器１２内部）との間は第１隔膜３２ａにより仕切られ、中間室２０と陰極室２２との間は、第２隔膜３２ｂにより仕切られている。中間室２０は、例えば、１０ｍＬの容量に形成されている。中間室２０の上端は注入管１４ｂを通して注入口１４ａに連通し、また、中間室２０の下端に電解液排水口（第１排水口）２０ａが形成されている。

本実施形態において、第１隔膜３２ａおよび第２隔膜３２ｂは、それぞれ透水性を有する隔膜である。例えば、第１隔膜３２ａおよび第２隔膜３２ｂは、それぞれ、透水性の精密ろ過膜(Microfiltration Membrane : ＭＦ膜)や限外ろ過膜（Ultrafiltration Membrane : ＵＦ膜）等を用いている。また、第１隔膜３２ａおよび第２隔膜３２ｂは、例えば、化学耐性と乾燥性に優れたポリフッ化ビニリデン（PolyVinylidene DiFuoride：ＰＶＤＦ）および酸化チタンを含む素材で形成されている。なお、第１隔膜３２ａおよび第２隔膜３２ｂは、イオン透過性を有する隔膜で構成してもよい。

第１隔膜３２ａの外側に、矩形板状の陽極（第１電極）３４ａが隣接、対向して設けられている。陽極３４ａは撹拌室２６内に位置している。第２隔膜３２ｂの外側に矩形板状の陰極（第２電極）３４ｂが隣接、対向して設けられている。陰極３４ｂは陰極室２２内に位置している。陽極３４ａおよび陰極３４ｂは、中間室２０、第１および第２隔膜３２ａ、３２ｂを間に挟んで、互いに対向している。陽極３４ａおよび陰極３４ｂは、耐食性のある金属、例えば、チタンの基材に、必要に応じて適切な触媒を形成したもので、多数の透水性の孔を有している。陽極３４ａおよび陰極３４ｂは、それぞれ配線８０を介して、接続端子８４に電気的に接続されている。これらの接続端子８４は、支持体１４の外周面に露出し、筐体１８の軸方向に並んで位置している。

陰極室２２は、例えば、２０ｍＬ程度の容量に形成されている。陰極室２２の下端に陰極水排水口（第２排水口）２２ａが設けられている。また、陰極ケース２４の上端部に、陰極室２２内で発生するガスを排気するための排気口２４ａ、および生成水容器１２内の水を陰極室２２に取り込むための注水口２４ｂが形成されている。

ユニットガイド１５の一部に、ガイド注水口１５ａが形成されている。電解ユニット１６の筐体１８をユニットガイド１５に挿通し、電解ユニット１６を生成水容器１２に装着する際、電解ユニット１６の回転方向の位置を、陰極室２２の注水口２４ｂがユニットガイド１５の注水口１５ａと一致する位置に合わせることにより、生成水容器１２内の水をガイド注水口１５ａおよび注水口２４ｂから陰極室２２内に注水することができる。注水後、電解ユニット１６を回動することにより、注水口２４ｂがユニットガイド１５によって閉じられ、生成水容器１２と陰極室２２との水の出入りを遮断する構造としている。

撹拌ケース２８によって生成水容器１２内から仕切られた撹拌室２６は、例えば、２０ｍＬ程度の容量に形成されている。撹拌室２６は、陽極３４ａ近傍の水が上下方向（筐体１８の軸方向）に流れる流路を形成している。また、撹拌ケース２８は、ケース下部に形成され生成水容器１２内の水を撹拌室２６に取り込むための取水口２８ａと、ケース上部に形成され撹拌室２６内で生成された陽極生成物を生成水容器１２内へ排出する排水口２８ｂと、を有している。

撹拌ケース２８は、撹拌室２６を挟んで陽極３４ａに対向する円弧状の壁部を有し、更に、この壁部の内面（ケース内面）に形成された第１凹凸部６０、および壁部の外面（ケース外面）に形成された第２凹凸部６２を有している。第１凹凸部６０および第２凹凸部６２は、取水口２８ａと排水口２８ｂとの間に設けられている。第１凹凸部６０は、例えば、複数の凹レンズ６１を筐体１８の軸方向に並べて構成されている。すなわち、各凹レンズ６１は、筐体１８の中心軸回りで円周方向に沿って延び、複数の凹レンズ６１は、取水口２８ａ近傍から排水口２８ｂ近傍まで上下方向に並んで、かつ、連続して設けられている。

撹拌室２６内において、陽極３４ａで発生する酸素を主体とする気泡で下から上へと対流する水の流れを、第１凹凸部６０は、渦を巻かせるように左右方向に動かし、陽極３４ａ近傍に層流形成しやすい高濃度の生成水を撹拌する機能を発揮する。すなわち、第１凹凸部６０は、上下方向へ動く水の流れを左右方向に変換する対流制御用の凹凸部を構成している。

同様に、第２凹凸部６２は、例えば、複数の凹レンズ６３を筐体１８の軸方向に並べて構成されている。各凹レンズ６３は、筐体１８の中心軸回りで円周方向に沿って延び、複数の凹レンズ６３は、取水口２８ａ近傍から排水口２８ｂ近傍まで上下方向に並んで、かつ、連続して設けられている。
撹拌ケース２８は透明な材料で形成され、凹レンズ６１、６３を通して筐体１８の内部を視認可能、すなわち、撹拌室２６内および陽極３４ａを視認可能となっている。

図１および図２に示すように、排水機構５０は、筐体１８の下端部に回動可能に設けられた開閉蓋体５２を有している。開閉蓋体５２は、下端が閉塞された円筒のキャップ状に形成されている。開閉蓋体５２は、筐体１８の下端に対向する底壁５２ａを有し、底壁５２ａの中央部に例えば、円板状のパッキン（封止部材）５８が貼付されている。また、底壁５２ａの周縁部に複数の円弧状の排水口５７が形成されている。パッキン５８および底壁５２ａは弁体として機能する。パッキン５８および底壁５２ａに排水孔５９が貫通形成されて、この排水孔５９は、開閉蓋体５２の回動中心軸に対して偏心して位置している。

開閉蓋体５２が図示の閉塞位置にある場合、排水孔５９は、電解液排水口２０ａおよび陰極水排水口２２ａから外れて位置し、また、パッキン５８は筐体１８の下端に当接して、電解液排水口２０ａおよび陰極水排水口２２ａを密閉している。開閉蓋体５２を、排水孔５９が電解液排水口２０ａあるいは陰極水排水口２２ａと整列する第１開放位置あるいは第２開放位置へ回動することにより、電解液排水口２０ａあるいは陰極水排水口２２ａを通して、中間室２０の電解液あるいは陰極室２２の陰極水を選択的に排水することができる。

図１に示すように、支持台７０は、生成水容器１２が載置される基台７２と、基台７２から上方に延出する給電取っ手７６と、を備えている。給電取っ手７６は、給電部３０の一部を構成している。基台７２は、載置面を構成する光学拡散板７４を有している。光学拡散板７４は、生成水容器１２の底面とほぼ等しい大きさおよび形状に形成され、例えば、すりガラス、乳白を含有した透明樹脂板等で構成されている。基台７２に載置された生成水容器１２の底面は、光学拡散板７４と対向する。

基台７２内に光源７５、例えば、ＬＥＤ、および点灯回路７７が設けられている。光源７５は、光学拡散板７４のほぼ中央部に対向して、あるいは全面、あるいはリング状に位置している。光源７５を点灯した場合、光源７５からの光は、光学拡散板７４に入射し、光学拡散板７４で拡散され、生成水容器１２の底壁を通して生成水容器１２内に照射される。一部の光は、撹拌ケース２８の凹レンズ６３、６１を通って撹拌室２６内、および陽極３４ａに照射され、更に、陽極３４ａで反射した後、再び凹レンズ６１、６３および生成水容器１２を通って外部に出射する。これにより、撹拌室２６および陽極３４ａを明るく照明することができ、生成水容器１２の外側から撹拌室２６内および陽極３４ａを容易に視認することができる。

給電取っ手７６は、基台７２から生成水容器１２の側面に沿って、支持体１４の側面と対向する位置まで延出している。給電部３０は、基台７２の内部に設けられた定電流電源回路（制御回路）８８と、給電取っ手７６の上端部に設けられた一対の通電端子８２とを有し、これらの通電端子８２は、支持体１４の側面に露出する接続端子８４と対向可能および接触可能に設置されている。一対の通電端子８２は、給電取っ手７６内を通って延び配線８０を介して定電流電源回路８８に電気的に接続されている。点灯回路７７は定電流電源回路８８に接続されている。本実施形態において、定電流電源回路８８は、ケーブル８５およびＡＣアダプタ８６を介してＡＣ電源に接続可能としている。
なお、電源としてＡＣ電源に限定されることなく、電池や充電可能な２次電池を用いてもよい。

生成水容器１２が支持台７０上に正しく載置され、更に、電解ユニット１６の回転位置を調整すると、電解ユニット１６の接続端子８４が通電端子８２に接触し、配線８０を介して定電流電源回路８８に導通する。これにより、給電部３０から陽極３４ａおよび陰極３４ｂへ通電可能な状態となる。言い換えると、生成水容器１２が支持台７０に適正に設置された状態でないと電解ユニット１６に給電できない構成としている。そして、定電流電源回路８８は、光源７５の点灯、および電極への通電時間、通電タイミングを制御する。

以上のように構成された電解水生成装置１０により電解水を生成する場合、例えば、塩水から次亜塩素酸水を生成する場合について説明する。
まず、電解ユニット１６を取外した状態で、生成水容器１２内に所定量の水を入れ、ほぼ１Ｌの水を収容する。投入する水は、水道水などの一般的に入手可能な水でよい。また、塩化ナトリウム、塩化カリウム等の塩化物を含有する電解液として、予め作成した濃度２０％程度の塩水を、注入口１４ａから電解ユニット１６の中間室２０に注水する。約１０ｍＬの塩水を注入し、中間室２０を塩水で満たす。塩水注入の際、排水機構５０の開閉蓋体５２は、閉塞位置に設定しておく。

次いで、図１に示すように、塩水が注入された電解ユニット１６を生成水容器１２内に挿入し、支持体１４を生成水容器１２の上端に載置する。これにより、電解ユニット１６が生成水容器１２に装着され、生成水容器１２内の水に浸漬される。この際、陰極室２２の注水口２４ｂがユニットガイド１５のガイド注水口１５ａと対向するように、電解ユニット１６の回転位置を調整する。生成水容器１２内の水の一部は、ガイド注水口１５ａおよび注水口２４ｂから陰極室２２に流入し、約２０ｍＬの水が陰極室２２に充填される。また、生成水容器１２内の水の一部は、撹拌ケース２８の取水口２８ａから撹拌室２６に流入し、撹拌室２６が水で満みたされる。

このように撹拌室２６は、生成水容器１２内に開放した構造となっているため、電解ユニット１６の撹拌室２６も含めた生成水容器１２全体が大きな陽極室（生成室）を成している。従って、電解水生成装置１０は、装置全体として、中間室２０、陰極室２２および陽極室を有する２隔膜３室型の構造を有している。

陰極室２２および撹拌室２６に水を充填した後、電解ユニット１６の接続端子８４が給電部３０の通電端子８２に接触するように、電解ユニット１６の回転位置を調整し、陽極３４ａおよび陰極３４ｂを給電部３０に導通する。これにより、給電部３０から陽極３４ａおよび陰極３４ｂへ通電可能な状態となる。また、陰極室２２の注水口２４ｂはユニットガイド１５により閉じられる。

以上の状態で、給電部３０から陽極３４ａおよび陰極３４ｂに１Ａの電解電流を３分程度通電することで、中間室２０内の塩水を電解する。中間室２０の塩水中において電離しているナトリウムイオンは、陰極３４ｂに引き寄せられ、第２隔膜３２ｂを通過して陰極室２２へ流入する。陰極室２２において、陰極３４ｂにより水が電気分解されて水素ガスを生成し、この水素ガスとナトリウムイオンとにより水酸化ナトリウム水溶液（アルカリ性水）を生成する。これにより、陰極室２２に、ｐＨ１３前後の２０ｍＬの水酸化ナトリウム水が生成される。

中間室２０内の塩水中に電離している塩素イオンは、陽極３４ａに引き寄せられ、第１隔膜３２ａを通過して、撹拌室（陽極室、生成室）２６へ流入する。撹拌室２６では、塩素イオンが陽極３４ａに電子を与えて塩素ガスを形成し水と反応して次亜塩素酸と塩酸を形成するとともに、一部の電解電流は水を分解して酸素ガスを生成する。陽極３４ａで発生した酸素ガスは気泡となり、その浮力により撹拌室２６内の流路を上方向に移動し、排水口２８ｂから生成水容器１２内に出た後に生成水容器１２内の水面から取水孔１７を通して大気に拡散する。

陽極３４ａで生じた塩酸と次亜塩素酸は、酸素ガスの浮力で生じた下から上への流れに沿って陽極３４ａ近傍に濃い層流を形成する。すなわち、陽極３４ａ近傍では高濃度の塩酸および次亜塩素酸の上下方向の流れを、撹拌ケース２８の壁部近傍では低濃度の上下方向の流れを生じる。また、次亜塩素酸はｐＨが５以下の酸性で一部が塩素ガスを生成するが、前述した高濃度流内では塩素ガスが生じ易い。本実施形態では、撹拌ケース２８は、複数の凹レンズ６１で形成した第１凹凸部６０により、上下方向の流れを渦を巻くように対流させ、陽極３４ａ近傍の高濃度の層流を撹拌するように構成している。これにより撹拌室２６内部で局所的な酸の高濃度化を抑制し、塩素ガスが生じにくい環境としている。このようにして撹拌室２６内で生成され撹拌された酸性水（次亜塩素酸水および塩酸）は、排水口２８ｂから生成水容器１２内の水に撹拌排出される。また、生成水容器１２内の水は、随時、取水口２８ａから撹拌室２６内に取り込まれ、酸性水となって生成水容器１２内の水に混合される。

また、生成水容器１２は三角フラスコ状に形成されているため、水面を小さくしつつ、下部領域になるほど大きな体積を確保している。そのため、撹拌室２６の排水口２８ｂを出た酸素ガスは速やかに水面に上昇するが、次亜塩素酸成分を含む水は狭く逃げ場の少ない水面側ではなく体積の大きい下部領域に向かって移動し易くしている。更に、本実施形態では、撹拌ケース２８の壁部外面に第２凹凸部６２を設けている。そのため、生成水容器１２内の下部領域に向かう次亜塩素酸成分の流れは、第２凹凸部６２によって撹拌され、電解ユニット１６よりも下方の領域に導かれ、生成水容器１２内の全体に撹拌される。

これにより、生成水容器１２内の下部領域に向かう流れが、生成水容器１２内の水に撹拌することなく、再度、撹拌室２６の取水口２８ａから撹拌室２６内に取り込まれてしまうことを防止し、撹拌室内の生成物濃度を上げてしまうことが考えられる。

以上により、図１に示したよう、に生成水容器１２全体で矢印で示した大きな対流が生じ、撹拌室２６の取水口２８ａから低濃度の水が撹拌室２６に取り込まれ、撹拌室２６内部で層流を撹拌させて濃度均質化を図るとともに、撹拌室２６の排水口２８ｂから出た生成物を含む水も生成水容器１２の第２凹凸部６２により撹拌させて生成水容器全体で大きな対流が起こるように構成している。この結果、塩素ガスは検知限界以下となり、生成水容器１２内の水も生成物濃度が均一な方向に変化した。これにより、生成水容器１２内の１Ｌの水を有効塩素濃度５０ｐｐｍの次亜塩素酸水に変える、すなわち、生成することができる。
なお、中間室２０に一度注入された１０ｍＬの塩水は、１Ｌ、５０ｐｐｍ濃度の次亜塩素酸水の生成に、１０回程度連続使用することができる。

また、上述した電解水生成処理の間、ＬＥＤ７５を点灯し、生成水容器１２内、撹拌ケース２８の壁部、撹拌室２６内、および陽極３４ａを照明する。これにより、電解水生成処理の間、生成水容器１２の外側から撹拌室２６内および陽極３４ａを容易に視認することができる。そのため、使用者は、生成水容器１２内に正しく水が充填されているか否か容易に確認することができ、異常を一目で判断することができる。従って、水の不足に伴う塩素ガスの発生等を未然に防止することが可能となる。

電解水生成が終了した後、電解ユニット１６を生成水容器１２から取外し、生成水容器１２内に生成された次亜塩素酸水を生成水容器１２の上部開口１２ａおよび取水孔１７から排水し各種殺菌用途に用いる。また、陰極室２２に生成されたアルカリ性水（水酸化ナトリウム水）を使用する場合は、排水機構５０の開閉蓋体５２を閉塞位置から第１開放位置へ回し、陰極水排水口２２ａを開放する。これにより、中間室２０内の塩水をそのままにした状態で、アルカリ性水のみを選択的に取り出して、洗浄などに活用することができる。

この状態で塩水だけ電解ユニット１６に残っているが、塩水は前述したように５０ｐｐｍの次亜塩素酸水であれば、１０回程度（１０Ｌ）の生成に使用可能であるから、生成水容器１２の水を新しい水に入れ替えて、上述した生成動作を繰り返し電解することができ、塩水を無駄なく有効に消費することができる。

以上のように構成された電解水生成装置１０によれば、電解ユニット１６で生成する生成物を撹拌室および生成水容器１２内で速やかに対流拡散させるとともに、塩素ガスの水面からの拡散を抑制することができる。また、電解水生成装置１０によれば、生成水容器１２の外側から電解ユニット１６内および陽極を容易に視認することができ、電解ユニット１６の異常状態を未然に防止することができる。これにより、本実施形態によれば、生成水の濃度均質化を図るとともに塩素ガス生成を抑制し、信頼性の高い静水式の電解水生成装置および電解ユニットが得られる。

本実施形態において、複数の凹レンズ６１は同一の形状、寸法、に形成され、取水口２８ａ近傍から排水口２８ｂ近傍まで均一に並んで設けられている。これに限らず、取水口２８ａ側（下側）の凹レンズを密に、すなわち、小径のレンズとして、排水口２８ｂ側に近付くに従って、凹レンズを疎に、すなわち、大径のレンズとして、形成するようにしてもよい。また、第１凹凸部および第２凹凸部は、光学的な凹レンズに限らず、凸レンズ、光学的な凸レンズ、メニスカスレンズ、プリズム等で形成してもよい。この場合、レンズおよびプリズムは、円弧状に連続している場合に限らず、複数の独立した半球形状のレンズ、プリズム等を用いてもよい。更に、第１凹凸部６０および第２凹凸部６２は、図３に示すような、複数のリブ６３、６４により構成してもよい。

照明用の光源７５は、ＬＥＤに限らず、他の種々の光源を選択可能である。また、光源は、電解水生成中、常時点灯している場合に限らず、間欠的に点滅するようにしてもよく、あるいは、間欠的に発光色を変えるようにしてもよい。更に、光源７５は、電解水生成の終了時、短い間隔で点滅し、終了を報知するように制御してもよい。

次に、他の実施形態に係る電解水生成装置について説明する。なお、以下に説明する他の実施形態において、前述した第１の実施形態と同一の部分には、同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略し、第１の実施形態と異なる部分を中心に詳しく説明する。

（第２の実施形態）
図４は、第２の実施形態に係る電解水生成装置を示す断面図である。第２の実施形態によれば、電解ユニット１６の筐体１８は、撹拌ケース２８から延出する対流補助板６６を一体に有している。この対流補助板６６は、撹拌ケース２８の取水口２８ａの上方近傍の位置から、筐体１８の外側かつ下方に向かって延出している。対流補助板６６は、取水口２８ａと隙間を置いて対向している。

このような対流補助板６６を設けることにより、生成水容器１２全体の対流が一層促進され、生成水容器１２内の水を効率よく撹拌し、所望濃度の電解水を生成することができる。すなわち、対流補助板６６により、撹拌室２６の排水口２８ｂから出た濃度の高い水が、直接、撹拌室２６の取水口２８ａから取り込まれることを防止し、生成水容器１２の底側の水に撹拌することができる。
第２の実施形態において、電解水生成装置１０の他の構成は、前述した第１の実施形態と同様であり、上記の他、第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

（第３の実施形態）
図５は、第３の実施形態に係る電解水生成装置を示す断面図である。第３の実施形態によれば、電解ユニット１６の撹拌ケース２８は、撹拌室２６内に配置された少なくとも１つの仕切り板（フィン）３１を有している。ここでは、１つの仕切り板３１を有し、この仕切り板３１は、ほぼ水平に延在し、撹拌ケース２８の長手方向（高さ方向）のほぼ中央に設けられている。撹拌室２６は、仕切り板３１により、撹拌ケース２８の長手方向に並ぶ２つの室２６ａ、２６ｂに仕切られ、各室は陽極３４ａに接している。２つの室２６ａ、２６ｂの各々は、撹拌ケース２８に形成された取水口２８ａおよび排水口２８ｂを通して外部（生成水容器１２内部）に連通あるいは開放している。取水口２８ａを通して生成水容器１２内の水を撹拌室２６の各室２６ａ、２６ｂに取り入れ、排水口２８ｂから生成水容器１２内へ抜けるようにしている。
また、本実施形態において、撹拌ケース２８の壁部外面は、第２凹凸部を持たず、平坦に形成している。

上記のように構成された第３の実施形態によれば、仕切り板３１によって撹拌室２６を上下方向に複数の室に仕切ることにより、撹拌室内で気泡が大量に積算生成されることを抑制することができる。各室で発生する気泡の量を減らして適時調整し、対流効果を向上することが可能となる。これにより、撹拌室内および生成水容器内で陽極生成物を効率よく撹拌し、均一濃度の電解水を生成することができる。

第３の実施形態において、電解水生成装置１０の他の構成は、前述した第１の実施形態と同様であり、上記の他、第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

本発明は上述した実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
上述した実施形態では生成水容器の水を次亜塩素酸水に変える構成を説明したが、陽極と陰極とを入れ替え、すなわち、第１電極を陰極、第２電極を陽極とし、アルカリ性の電解水を生成水容器に生成してもよい。上述した実施形態では、電解液を塩水、生成水を次亜塩素酸水および水酸化ナトリウム水としたが、これらに限定されることなく、本実施形態に係る電解水生成装置は、種々の電解液および種々の生成水を適用することができる。生成水容器は、上述した実施形態に限定されることなく、種々の容器、水槽、その他、水を貯められるものであれば適用することができる。隔膜は、透水性を有する多孔質膜を用いたが、これに限らず、イオン選択性のあるイオン交換膜を用いてもよい。

１０…電解水生成装置、１２…生成水容器、１４…支持体（蓋体）、
１６…電解ユニット、１８…筐体、２０…中間室（電解液室）、２２…陰極室、
２４…陰極ケース、２６…撹拌室（陽極室）、２８…撹拌ケース、２８ａ…取水口、
２８ｂ…排水口、３０…給電部、３１…仕切り板、６０…第１凹凸部、
６１、６３…凹レンズ、６２…第２凹凸部、６６…対流補助板、７５…光源

Claims (19)

1. 水を収容する生成水容器と、
   前記生成水容器と隔膜で仕切られ電解液を収納する電解液室と、前記隔膜を挟んで互いに対向する第１電極および第２電極と、を具備し、前記生成水容器内の水に含浸される電解ユニットと、を備え、
   前記電解ユニットは、前記第１電極を収容する撹拌室と、前記撹拌室の下部に連通する取水口と、前記撹拌室の上部に連通する排水口と、前記第１電極に対向して設けられ前記第１電極の近傍の水を前記取水口から前記排水口へ導く撹拌室壁部と、前記撹拌室壁部の内面に設けられ前記撹拌室内の水の流れを撹拌する凹凸部と、を備えている電解水生成装置。
2. 前記電解ユニットの撹拌室は、前記撹拌室内の水の流れ方向に並んだ複数の室に仕切られ、各室は、前記第１電極に接している請求項１に記載の電解水生成装置。
3. 前記電解ユニットは、前記撹拌室壁部の外面に形成され、前記外面に沿って流れる水を撹拌する第２凹凸部を備えている請求項１に記載の電解水生成装置。
4. 前記撹拌室壁部は、外部から前記撹拌室内を透視可能とする透明性を有している請求項１ないし３のいずれか１項に記載の電解水生成装置。
5. 前記撹拌室壁部の凹凸部は、複数の光学的な凹レンズ、凸レンズ、メニスカスレンズ、プリズムのいずれかで形成されている請求項４に記載の電解水生成装置。
6. 前記撹拌室壁部の第２凹凸部は、複数の光学的な凹レンズ、凸レンズ、メニスカスレンズ、プリズムのいずれかで形成されている請求項３に記載の電解水生成装置。
7. 前記電解ユニットを外部から照明する光源を更に備えている請求項１ないし６のいずれか１項に記載の電解水生成装置。
8. 前記電解ユニットは、前記撹拌室壁部から延出し、前記取水口と隙間を置いて対向する対流補助板を備えている請求項１ないし７のいずれか１項に記載の電解水生成装置。
9. 前記生成水容器は、前記生成水容器内に収容された水の水面が前記生成水容器の平均断面積よりも小さくなる形状に形成されている請求項１ないし８のいずれか１項に記載の電解水生成装置。
10. 前記生成水容器は、下部に対して上部が小径となる三角フラスコ形状である請求項９に記載の電解水生成装置。
11. 前記生成水容器は、上部に形成された上部開口と、前記上部開口の周縁部から前記生成水容器内に延出するユニットガイドと、を有し、前記電解ユニットは、前記上部開口および前記ユニットガイドを通して前記生成水容器内に挿入され、前記ユニットガイドにより支持固定される請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の電解水生成装置。
12. 前記電解ユニットは、前記第２電極で生成された生成物を収容する生成室と、前記生成室に連通する注水口と、を有し、
    前記ユニットガイドは、前記注水口に連通可能なガイド注水口を有し、前記電解ユニットの装着位置に応じて、前記生成室の注水口を閉塞し、あるいは、前記ガイド注水口と前記生成室の注水口とを連通するように構成されている請求項１１に記載の電解水生成装置。
13. 隔膜で仕切られ電解液を収納する電解液室と、
    前記隔膜を挟んで互いに対向する第１電極および第２電極と、
    前記第１電極を収容する撹拌室と、
    前記撹拌室の下部に連通する取水口と、
    前記撹拌室の上部に連通する排水口と、
    前記第１電極に対向して設けられ前記第１電極の近傍の水を前記取水口から前記排水口へ導く撹拌室壁部と、
    前記撹拌室壁部の内面に設けられ前記撹拌室内の水の流れを撹拌する凹凸部と、
    を備えている電解ユニット。
14. 前記電解ユニットの撹拌室は、前記撹拌室内の水の流れ方向に並んだ複数の室に仕切られ、各室は、前記第１電極に接している請求項１３に記載の電解ユニット。
15. 前記撹拌室壁部の外面に形成され、前記外面に沿って流れる水を撹拌する第２凹凸部を備えている請求項１３に記載の電解ユニット。
16. 前記撹拌室壁部は、外部から前記撹拌室内を透視可能とする透明性を有している請求項１３ないし１５のいずれか１項に記載の電解ユニット。
17. 前記撹拌室壁部の凹凸部は、複数の光学的な凹レンズ、凸レンズ、メニスカスレンズ、プリズムのいずれかで形成されている請求項１６に記載の電解ユニット。
18. 前記撹拌室壁部の第２凹凸部は、複数の光学的な凹レンズ、凸レンズ、メニスカスレンズ、プリズムのいずれかで形成されている請求項１５に記載の電解ユニット。
19. 前記電解ユニットは、前記撹拌室壁部から延出し、前記取水口と隙間を置いて対向する対流補助板を備えている請求項１３ないし１８のいずれか１項に記載の電解ユニット。

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