JP2017056389A - 電解水生成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】水を電気分解して得られるアルカリ性水の溶存水素濃度を向上させる。
【解決手段】陽極１０Ｂ及び陰極１０Ａを備え、水を電気分解することによって、水素が溶存したアルカリ性水を生成する電解槽（電気分解部）１を備える。陽極１０Ｂ及び陰極１０Ａには、白金及び白金酸化物を含む材料が用いられており、白金及び白金酸化物のうち、白金酸化物の割合は１０％以上２５％以下である。
【選択図】図１

Description

本発明は、電解水生成装置に関する。

連続的に電解水を取水可能とした電解槽を具備する電解水生成装置が知られている。その一例として、電解槽内を、陽電極を配設して酸性水を生成する陽極室と、陰電極を配設してアルカリ性水を生成する陰極室とに隔膜を介して区画形成し、陽極室及び陰極室に導水管を連通連結して原水を流入させるとともに、各室に連通連結した取水管より酸性水、アルカリ性水をそれぞれ取水可能としたものがある。かかる構成により、水が陽電極及び陰電極間を通過することで連続的に酸性水及びアルカリ性水を取水することができ、特に健康に良いとされるアルカリ性水については飲用に供されることになる。

また、溶存水素が存在する水（水素水）を飲用すると健康に良いとされる報告があることから、溶存水素濃度を高めたアルカリ性水を取水可能な電解水生成装置が望まれている。溶存水素は、強アルカリ性水ほど多く存在するため、より多くの溶存水素量を確保しようとするとｐＨ値が高くなり、飲用に適するｐＨ１０未満のアルカリ性水を得ることができなくなる。このため、特許文献１では、生成したアルカリ性水を原水と混和し、ｐＨ１０未満で溶存水素濃度を高めた水を取水可能な電解水生成装置が提案されている。

特開２００９−１６０５０３号公報

電気分解によって得られるアルカリ性水の溶存水素濃度の上限値は、電気分解に使用する電極の特性や電流値に依存する。しかしながら、どのような電極を用いれば溶存水素濃度が向上するかは、知られていない部分がある。

本発明は、水を電気分解して得られるアルカリ性水の溶存水素濃度を向上させる技術を提供することを目的とする。

本発明の一実施形態における電解水生成装置は、陽極及び陰極を備え、水を電気分解することによって、水素が溶存したアルカリ性水を生成する電気分解部を備え、前記陽極及び陰極には、白金及び白金酸化物を含む材料が用いられており、前記白金及び白金酸化物のうち、前記白金酸化物の割合は１０％以上２５％以下である。

本実施形態の開示によれば、水の電気分解に用いる陽極及び陰極には、白金及び白金酸化物を含む材料が用いられており、白金及び白金酸化物のうち、白金酸化物の割合を１０％以上２５％以下とすることにより、陽極及び陰極として、白金酸化物の割合が１０％未満である材料や、白金酸化物の割合が２５％より多い材料を用いる場合と比べて、電気分解によって生成されるアルカリ性水の溶存水素濃度を向上させることができる。

図１は、第１の実施形態における電解水生成装置の概略構成を示す模式図である。 図２は、酸化白金被覆チタン電極のＸＰＳによる分析結果を示す図である。 図３は、酸化白金被覆チタン電極に含まれるＰｔ（白金）とＰｔＯｘ（白金酸化物）との割合を分析した結果を示す図である。 図４は、原水供給路からの原水の供給を開始して、水の電気分解を開始してからの経過時間と、電気分解によって生成されるアルカリ性水の溶存水素濃度との関係を示す図である。 図５は、原水供給路から原水を供給し始めてからの経過時間（分）を横軸に、電気分解によって生成されるアルカリ性水の溶存水素濃度（ｐｐｍ）を縦軸にとったグラフである。 図６は、第１の実施形態における電解水生成装置の具体的な構成を示す図である。 図７は、第２の実施形態における電解水生成装置の概略構成を示す模式図である。 図８は、第２の実施形態における電解水生成装置の具体的な構成を示す図である。 図９は、実施例１〜実施例３の構成と、酸化処理を行っていない白金被覆チタン電極を用いた比較例とにおいて、電気分解によって生成されるアルカリ性水に含まれる溶存水素濃度の違い等について示す図である。 図１０は、酸化白金被覆チタン電極に含まれる白金及び白金酸化物のうちの白金酸化物の割合（％）を横軸に、溶存水素濃度（ｐｐｍ）を縦軸にとったグラフである。

本発明の一実施形態における電解水生成装置は、陽極及び陰極を備え、水を電気分解することによって、水素が溶存したアルカリ性水を生成する電気分解部を備え、前記陽極及び陰極には、白金及び白金酸化物を含む材料が用いられており、前記白金及び白金酸化物のうち、前記白金酸化物の割合は１０％以上２５％以下である（第１の構成）。

第１の構成によれば、水の電気分解に用いる陽極及び陰極には、白金及び白金酸化物を含む材料が用いられており、白金及び白金酸化物のうち、白金酸化物の割合を１０％以上２５％以下とすることにより、陽極及び陰極として、白金酸化物の割合が１０％未満である材料や、白金酸化物の割合が２５％より多い材料を用いる場合と比べて、電気分解によって生成されるアルカリ性水の溶存水素濃度を向上させることができる。

第１の構成において、前記陽極及び陰極には、チタンを白金及び白金酸化物で被覆した材料が用いられている構成としてもよい（第２の構成）。

第１または第２の構成において、前記電気分解部によって生成されるアルカリ性水は、ｐＨ１０未満であって、かつ、溶存水素濃度が０．３５ｐｐｍ以上である（第３の構成）。

第３の構成によれば、飲用に適したｐＨ１０未満のアルカリ性水であって、溶存水素濃度が高いアルカリ性水を生成することができる。

［実施の形態］
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。なお、説明を分かりやすくするために、以下で参照する図面においては、構成が簡略化または模式化して示されたり、一部の構成部材が省略されたりしている。また、各図に示された構成部材間の寸法比は、必ずしも実際の寸法比を示すものではない。

［第１の実施形態］
まず初めに、第１の実施形態における電解水生成装置１００の概要について、図１に示す模式図を参照しながら説明する。

図１は、第１の実施形態における電解水生成装置１００の概略構成を示す模式図である。電解水生成装置１００は、電解槽（電気分解部）１と、原水供給路４と、浄水装置５と、流路切換弁６と、取水路７と、排水路８と、原水バイパス流路９とを備える。

ｐＨ７程度の中性水である原水は、原水供給路４を介して電解槽１に供給される。原水は、例えば水道水である。原水供給路４には、浄水装置５が設けられている。浄水装置５は、原水中の雑菌、ウイルス、カビ、塵埃等の不純物を取り除いて、原水を浄化する機能を有しており、例えば、活性炭、金属メッシュ、布、ろ紙、中空糸膜等を備えている。

原水供給路４には、流路切換弁６が設けられている。流路切換弁６は、原水供給路４を流れる原水を、原水バイパス流路９と電解槽１とに所定の比率で分配する。流路切換弁６は、流量調整弁としての機能を備えており、弁体の開度を調整することにより、流路を閉止して一方向への流量をゼロとした状態から、流路を全開して一方向へ全て流出する状態まで流量調整が適宜可能である。ここでは、流路切換弁６の弁体の開度として、原水バイパス流路９への流量と電解槽１側への流量との比が４：１となるように設定する。ただし、原水バイパス流路９への流量と電解槽１側への流量との比が４：１に限定されることはない。

電解槽１は、隔膜を介して、第１電極１０Ａを配設した第１電極室２と、第２電極１０Ｂを配設した第２電極室３に区画されている。第１電極１０Ａ及び第２電極１０Ｂのうち、一方を陽極、他方を陰極として電圧を印加することにより、電解槽１内の原水が電気分解される。原水を電気分解すると、陽極側からは酸性水が生成されるとともに、酸素が発生し、陰極側からはアルカリ性水が生成されるとともに、水素が発生する。

第１電極１０Ａ及び第２電極１０Ｂは、電解槽１内で対向して配置されている。第１電極１０Ａ及び第２電極１０Ｂは、平板、メッシュ状、波形等の形状とすることができる。

本実施形態では、水の電気分解に用いる第１電極１０Ａ及び第２電極１０Ｂとして、酸化処理が施された白金を含む電極を用いる。より具体的には、第１電極１０Ａ及び第２電極１０Ｂとして、白金（Ｐｔ）及び白金酸化物（ＰｔＯｘ）を含み、白金及び白金酸化物のうち、白金酸化物の割合が１０％以上２５％以下である材料を用いる。酸化処理後の白金に含まれる白金酸化物の割合が１０％未満や２５％より多くなると、白金酸化物の割合が１０％以上２５％以下の場合と比べて、水の電気分解によって生成されるアルカリ性水の溶存水素濃度が低くなる。

ここでは、チタンを白金で被覆した白金被覆チタン電極を酸化処理することで得られる酸化白金被覆チタン電極を、第１電極１０Ａ及び第２電極１０Ｂとして用いる例について説明する。ただし、ベースとなる金属がチタンに限定されることはない。例えば、白金単体を酸化処理して得られる電極を用いても良いし、白金及びイリジウムからなる白金イリジウム合金を酸化処理して得られる電極を用いても良い。

酸化白金被覆チタン電極は、例えば、以下の方法により生成することができる。まず、ジニトロジアミン白金（Ｐｔ（ＮＨ_３）_２・（ＮＯ_２）_２）をＰｔとして１０ｇ／Ｌ、硝酸アンモニウム１００ｇ／Ｌ、亜硝酸ナトリウム１０ｇ／Ｌ、アンモニア水（純度２８％）５５ｍＬ／Ｌを、浴温度９０〜９２℃、電流密度１Ａ／（ｄｍ）^２（このとき、電流効率１０〜２０％、めっき速度１μｍ／１０分）で、酸処理したチタン板にめっきし、白金めっきチタン極板を得る。得られた白金めっきチタン極板に酸化処理を施し、所望の酸化状態の白金（酸化白金）を有する酸化白金被覆チタン電極を得る。

酸化処理は、既知の方法、例えば酸素プラズマ処理、熱処理、酸素スパッタ、過酸化水素処理、オゾン処理、ＵＶオゾン処理、ＵＶ過酸化水素同時処理等により行うことができる。

酸化の程度は、例えば、ＸＰＳ（Ｘ線光電子分光法）により、白金の４ｆ軌道のピーク強度を測定することによって特定することができる。例えば、アルバックファイ社製のＰＨＩ５５００ＭＣ（Ｘ線光電子分光分析装置）を用いて、ＭｇＫα線を励起源として用いることにより、白金の酸化程度を測定することができる。

図２は、酸化白金被覆チタン電極のＸＰＳによる分析結果を示す図である。図２において、横軸は結合エネルギー（ｅＶ）を表し、縦軸は光電子の強度を表している。光電子の強度は、結合エネルギーが約７１ｅＶの白金のピークトップの強度を１に規格化している。ここでは、酸化処理として、紫外線（ＵＶ）を照射することによってオゾンを生成して酸化を行うＵＶオゾン処理を用い、ＵＶオゾン処理の時間を１０分、２０分、３０分とした場合の分析結果を示している。ＸＰＳによる分析結果から、ＵＶオゾン処理を１０分、２０分、３０分行ったいずれの場合にも、白金酸化物（ＰｔＯｘ）が含まれていることが分かった。

図３は、酸化白金被覆チタン電極に含まれるＰｔ（白金）とＰｔＯｘ（白金酸化物）との割合を分析した結果を示す図である。白金を酸化処理すると、酸化されていない白金（Ｐｔ）と、酸化された白金（ＰｔＯｘ）が含まれるが、図３では、その割合を分析した結果を示している。図３では、ＵＶオゾン処理を１０分、２０分、３０分行った場合の分析結果と、ＵＶオゾン処理を行っていない場合の分析結果を示している。

図３に示すように、ＵＶオゾン処理を１０分、２０分、３０分行った場合のＰｔＯｘの割合はそれぞれ、１５．３（％）、１７．３（％）、１７．２（％）である。また、ＵＶオゾン処理を行っていない場合、ＰｔＯｘの割合は３．９（％）であった。

上述したように、第１電極１０Ａ及び第２電極１０Ｂのうちの一方を陽極、他方を陰極とするが、ここでは、第１電極１０Ａが陰極、第２電極１０Ｂが陽極として説明する。従って、第１電極室２ではアルカリ性水が生成され、第２電極室３では酸性水が生成される。すなわち、第１電極室２はアルカリ性水生成室となり、第２電極室３は酸性水生成室となる。

なお、第１電極１０Ａ及び第２電極１０Ｂの極性は反転させることができる。その場合、第１電極室２は酸性水生成室となり、第２電極室３はアルカリ性水生成室となる。

原水供給路４を介して供給される原水のうち、流路切換弁６を介して電解槽１に供給される原水は、第１電極室２と第２電極室３とに所定の比率で分配される。ここでは、第１電極室２への流入量と第２電極室３への流入量との比は４：１とする。従って、生成される酸性水の量は、アルカリ性水に比べて少なくなる。ただし、第１電極室２への流入量と第２電極室３への流入量との比が４：１に限定されることはない。

取水路７は、電気分解によって第１電極室２で生成された水を取水するための流路である。従って、取水路７は、第１電極室２でアルカリ性水が生成された場合には、アルカリ性水を取水可能である。

原水バイパス流路９は、取水路７と連通している。すなわち、第１電極室２で生成されたアルカリ性水は、原水バイパス流路９を介して供給される原水と混合して、取水路７から取水される。

市場からは、溶存水素濃度を高めたアルカリ性水を取水可能な電解水生成装置が望まれている。溶存水素は、ｐＨ１０を超えると急激に増加するものであり、強アルカリ性水ほど多く存在する。一方、飲用に適したアルカリ性水は、ｐＨ１０未満とされている。

従って、本実施形態では、電解槽１における電気分解によって、ｐＨ１０以上の強アルカリ性水を一旦生成し、生成した強アルカリ性水に原水を混合させることによって、ｐＨ１０未満であって、多量の溶存水素（例えば、３５０ｐｐｂ以上の溶存水素）が含まれているアルカリ性水を生成する。

なお、溶存水素濃度は、既知の計測器、例えば東亜ディーケーケー株式会社のポータブル溶存水素計ＤＨ−３５Ａを用いて計測することができる。

排水路８は、第２電極室３で生成された酸性水を排水するための排水路である。本実施形態では、原水供給路４を介して供給される原水のうち、１／５が電解槽１側に流入し、さらにそのうちの１／５が第２電極室３に流入する。従って、第２電極室３に流入する原水は、原水供給路４を介して供給される原水の１／２５であり、捨て水の量を抑制して、節水可能となっている。

水の電気分解に用いる電極として、白金を酸化処理した材料、より具体的には、酸化処理後の白金に含まれる白金酸化物の割合が１０％以上２５％以下である材料を用いることにより、電気分解によって生成されるアルカリ性水の溶存水素濃度を向上させることができるだけでなく、水の電気分解を始めてから、アルカリ性水の溶存水素濃度を向上させるタイミングを早めることができる。

図４は、原水供給路４からの原水の供給を開始して、水の電気分解を開始してからの経過時間と、電気分解によって生成されるアルカリ性水の溶存水素濃度との関係を示す図である。図４では、電気分解に用いる電極として、ＵＶオゾン処理を１０分行った酸化白金被覆チタン電極を用いた場合、ＵＶオゾン処理を２０分行った酸化白金被覆チタン電極を用いた場合、ＵＶオゾン処理を行っていない白金被覆チタン電極に対してさらに白金をスパッタリングした電極（白金スパッタ電極）を用いた場合、及び、ＵＶオゾン処理を行っていない白金被覆チタン電極を用いた場合の結果を示している。また、図５は、図４に示すデータに基づいて、原水供給路４からの原水の供給を開始して、水の電気分解を開始してからの経過時間（分）を横軸に、電気分解によって生成されるアルカリ性水の溶存水素濃度（ｐｐｍ）を縦軸にとったグラフである。

なお、図４及び図５において、「初期」とは、原水供給路４から原水を供給し始めて、電気分解を開始した時である。また、原水供給路４から供給される原水の総流量は２．８Ｌ／分とした。従って、原水を供給し始めてから１７．９分経過した時とは、５０Ｌ通水した時であり、３５．７分経過した時とは、１００Ｌ通水した時である。

図４及び図５に示すように、ＵＶオゾン処理を１０分行った酸化白金被覆チタン電極を用いた場合、及び、ＵＶオゾン処理を２０分行った酸化白金被覆チタン電極を用いた場合には、ＵＶオゾン処理を行っていない白金被覆チタン電極を用いた場合と比べて、初期、１７．９分経過時、３５．７分経過時のいずれも、生成されたアルカリ性水の溶存水素濃度が高い。特に、電気分解を開始した初期のタイミングでは、ＵＶオゾン処理を行わなかった場合には、アルカリ性水の溶存水素濃度は０．２３２（ｐｐｍ）であるが、ＵＶオゾン処理を１０分行った場合、及び、ＵＶオゾン処理を２０分行った場合はいずれも、０．３（ｐｐｍ）を超えた。また、ＵＶオゾン処理を２０分行った場合には、水の電気分解を開始してからの時間経過とともに、アルカリ性水の溶存水素濃度は上昇し続け、ＵＶオゾン処理を行わなかった場合と比べて、初期、１７．９分経過時、３５．７分経過時のいずれも、アルカリ性水の溶存水素濃度は１０％以上高い数値となった。

上述した電解水生成装置１００の具体的な構成について、図６を参照しながら説明する。

図６に示すように、電解水生成装置１００の構成は、原水を電気分解する電解槽１を備える電解部と、電解槽１に供給する原水を予め浄化する浄水装置５を備える浄水部と、浄化された原水（浄水）に所定の添加物を添加する添加部とに大きく分けられ、これらが略箱型としたケーシング８０内に収納配設されている。

電解槽１は、中央に位置する第１の電極板１１と、第１の電極板１１を挟み込むように位置する第２の電極板１２及び第３の電極板１３とを備えている。第１の電極板１１、第２の電極板１２、及び第３の電極板１３は、上述したように、酸化処理が施された白金を含む電極、より具体的には、酸化処理後の白金に含まれる白金酸化物（ＰｔＯｘ）の割合が１０％以上２５％以下である材料を含む電極を用いる。例えば、第１の電極板１１、第２の電極板１２、及び第３の電極板１３として、上述した酸化白金被覆チタン電極を用いる。

第１の電極板１１と第２の電極板１２との間、及び、第１の電極板１１と第３の電極板１３との間には、隔壁１４が配設されている。電解槽１には、第１の電極板１１、第２の電極板１２、第３の電極板１３、及び隔壁１４により、第１の電解室１５、第２の電解室１６、第３の電解室１７、及び第４の電解室１８が区画形成されている。

第２の電極板１２と第３の電極板１３は、ケーシング８０の底部近傍に配設されている機能部１９に設けた電源（図示せず）からの供給を受け、陰極又は陽極の同一極の電極板となる一方、第１の電極板１１は、第２の電極板１２及び第３の電極板１３の極性とは逆の極性の電極板となる。

ここでは、第２の電極板１２及び第３の電極板１３を陰極とし、第１の電極板１１を陽極とする。従って、第１の電解室１５及び第４の電解室１８がアルカリ性水生成室となり、第２の電解室１６及び第３の電解室１７が酸性水生成室となる。

各電解室１５、１６、１７、１８には、水の流入口と流出口が設けられている。第１の電解室１５と第４の電解室１８の各流出口に連通した流路は互いに合流して、取水路７を形成する。取水路７からは、所望するｐＨのアルカリ性水を取水することができる。一方、第２の電解室１６と第３の電解室１７の各流出口に連通した流路は互いに合流して、排水路８を形成する。排水路８を流れる酸性水は、排出口６３の近傍に設けられている電磁弁４２を介して排水可能である。

第１の電極板１１、第２の電極板１２、及び第３の電極板１３の極性はそれぞれ反転させることができる。極性を反転させると、第２の電極板１２及び第３の電極板１３は陽極であり、第１の電極板１１は陰極となるので、第１の電解室１５及び第４の電解室１８が酸性水生成室となり、第２の電解室１６及び第３の電解室１７がアルカリ性水生成室となる。この場合、取水路７からは酸性水が取水され、排水路８からはアルカリ性水が排水される。

第１の電解室１５、第２の電解室１６、第３の電解室１７及び第４の電解室１８の流入口には、それぞれ原水供給路４が分岐して接続されている。本実施形態では、原水供給路４から第１の電解室１５及び第４の電解室１８に流入する流量と、第２の電解室１６及び第３の電解室１７に流入する流量とが４：１となるように設定されている。ただし、流量の比が４：１に限定されることはない。

原水供給路４は、逆止弁４１を介して排水路８と接続されている。逆止弁４１は、常時、排水路８から原水供給路４の方向への水の流れを止めるとともに、通水時の水圧がある場合には、原水供給路４から排水路８の方向への水の流れをも止めるためのものである。

電解槽１には、水道管２０から水道蛇口２１を介して水が供給される。水道蛇口２１には、分岐栓２２が配設されている。分岐栓２２は給水ホース２３の一方と接続されており、給水ホース２３の他方は、浄水装置５の下浄水カートリッジ５１の流入口と接続されている。

浄水装置５は、下浄水カートリッジ５１及び上浄水カートリッジ５２を備える。下浄水カートリッジ５１には、主に活性炭が充填されている。

下浄水カートリッジ５１の流出口は、上浄水カートリッジ５２の流入口と接続されている。上浄水カートリッジ５２は、金属メッシュ、布材、ろ紙等の比較的粗いフィルターを備えるとともに、中空糸膜のような、雑菌等まで除去可能な構成のろ過手段となっている。水道管２０から供給される原水（水道水）は、浄水装置５を通過することにより、浄水化される。

上浄水カートリッジ５２の流出口は、流量センサ５３の流入口と接続されている。流量センサ５３は、流水量を測定するセンサであり、例えば、その中央部にプロペラを備え、プロペラの回転数により流水量を測定する。

流量センサ５３の流出口は、水路切換バルブ５４の流入口と接続されている。水路切換バルブ５４は、流入口１つに対して流出口を２つ持ち、一方の流出口は水路を介して食塩添加筒５５と接続されており、他方の流出口は水路を介してカルシウム添加筒５６と接続されている。従って、水路切換バルブ５４による水路切換えによって、浄水は食塩添加筒５５及びカルシウム添加筒５６のいずれかに流入する。

食塩添加筒５５及びカルシウム添加筒５６は、添加部を構成する。食塩添加筒５５には、電解槽１で水を強酸性にするための食塩が収容されており、カルシウム添加筒５６には、浄水にカルシウムを添加するためのカルシウム剤が収容されている。図６に示すように、食塩添加筒５５の流出口に接続されている水路と、カルシウム添加筒５６に接続されている水路は合流して、原水供給路４を形成している。

食塩添加筒５５の流出口に接続されている水路と、カルシウム添加筒５６に接続されている水路との間には、逆止弁５７が設けられている。逆止弁５７は、カルシウム添加筒５６に接続されている水路を流れる水が食塩添加筒５５の方向へ流れるのを防ぐために設けられている。

原水供給路４を流れる水は、絞り部６１を介して、電解槽１及び原水バイパス流路９に流入する。絞り部６１は、原水バイパス流路９側への流量と、電解槽１側への流量とが略４：１となるような構造となっている。

原水バイパス流路９は、電磁開閉弁６２を介して、取水路７と連通している。後述する第１〜第３レベルのアルカリ性水生成モードでは、溶存水素を大量に含むｐＨ１０以上、好ましくはｐＨ１０．５以上の強アルカリ性水を一旦生成し、生成した強アルカリ性水に原水を混合させることによって、ｐＨ１０未満であって、多量の溶存水素が含まれているアルカリ性水を生成する。

例えば、ｐＨ９．５程度のアルカリ性水を生成するための第１レベルのアルカリ性水供給ボタンが操作されると、第１〜第３電極板１１〜１３への印加電圧を、ｐＨ１０．５程度のアルカリ性を生成するための強アルカリ性水供給ボタンが操作されたときと同レベル若しくはそれ以上に高くする。これにより、絞り部６１で流量が１／５に絞られた浄水が電気分解されて、ｐＨ１１程度で溶存水素が１５００ｐｐｂ程度の強アルカリ性水が一旦生成される。この強アルカリ性水に、原水バイパス流路９から供給される全供給浄水の４／５にあたる浄水で希釈することにより、ｐＨ９．５の第１レベルのアルカリ性水でありながら、大量の溶存水素（例えば、３５０ｐｐｂ以上の溶存水素）を含むアルカリ性水を生成することができる。

機能部１９は、本実施形態における電解水生成装置１００の機能を各種制御する制御回路１９ａを備えている。制御回路１９ａは、流量センサ５３、第１の電極板１１、第２の電極板１２、第３の電極板１３と電気的に接続されている。流量センサ５３は、検出した電気信号を制御回路１９ａに出力し、制御回路１９ａは、流量センサ５３から受信した電気信号に基づいて、通水量を求める。

制御回路１９ａは、使用者のパネル操作により与えられた制御信号に基づいて、第１の電極板１１、第２の電極板１２、及び第３の電極板１３に電圧を印加する。なお、使用者が行うパネル操作とは、電解水生成装置１００のケーシング８０の表面に配設された操作パネル（図示せず）の操作を指す。

操作パネルには、例えば、電源ボタン、ＯＲＰ表示ボタン、通水量表示ボタン、強アルカリ性水供給ボタン、弱アルカリから強アルカリまでのレベル毎に設けられたアルカリ性水供給ボタン、浄水供給ボタン、酸性水供給ボタン、衛生水（強酸性水）供給ボタン、寿命設定上ボタン、寿命設定下ボタン、リセットボタン等が設けられている。操作パネルにはまた、ｐＨ値、ＯＲＰ値、通水量等の情報を表示する７セグメントＬＥＤ等の表示部等も設けられている。

本実施形態における電解水生成装置１００では、大きく分けて、アルカリ性水を供給するアルカリ性水生成モード、浄水を供給する浄水モード、酸性水を供給する酸性水生成モード、衛生水を供給する衛生水生成モードの４つの生成モードがある。

電源ボタンは、電解水生成装置１００を起動させるためのボタンであり、どのような状態であっても有効なボタンである。ただし、電源ボタンの押下時に、排水処理等の処理が途中である場合には、それらの処理が終了してから電源が落ちるようにすることが好ましい。

ＯＲＰ表示ボタンは、７セグメントＬＥＤに、現在の水のＯＲＰ（酸化還元電位）を表示させるためのボタンである。通水量表示ボタンは、７セグメントＬＥＤに、現在の水の通水量を表示させるためのボタンである。

アルカリ性水生成モードには、アルカリ性の強い順に、強アルカリ性水生成モード、第１レベルのアルカリ性水生成モード、第２レベルのアルカリ性水生成モード、第３レベルのアルカリ性水生成モードがある。アルカリ性水生成モードでは、電磁弁４２が開いた状態で、制御回路１９ａの制御により、第２の電極板１２及び第３の電極板１３を陰極とし、第１の電極板１１を陽極とする。

第１レベル〜第３レベルのアルカリ性水生成モードでは、ｐＨ１０未満の飲用に適したアルカリ性水が生成される。単に水を電気分解しただけでは、アルカリ性水の溶存水素量は１１０ｐｐｂ以下であるが、本実施形態における電解水生成装置１００では、白金を酸化した酸化白金被覆チタン電極を用いて、ｐＨ１０以上、好ましくはｐＨ１０．５以上の強アルカリ性水を一旦生成し、生成した強アルカリ性水に原水を混合させる構成とすることにより、飲用に適したｐＨ１０未満であり、かつ、溶存水素が少なくとも３５０ｐｐｂ以上含まれるアルカリ性水を生成することができる。

強アルカリ性水供給ボタンは、電解水生成装置１００に、強アルカリ性水の生成を指示するためのボタンである。強アルカリ性水は、例えば、ｐＨ１０．５であり、煮物、アク抜き、野菜ゆで等に使用することができる。

第１レベルのアルカリ性水供給ボタンは、電解水生成装置１００に、第１レベルのアルカリ性水の生成を指示するためのボタンである。第１レベルのアルカリ性水は、例えば、ｐＨ９．５であり、料理、お茶等に使用することができる。第２レベルのアルカリ性水供給ボタンは、電解水生成装置１００に、第２レベルのアルカリ性水の生成を指示するためのボタンである。第２レベルのアルカリ性水は、例えば、ｐＨ９．０であり、炊飯等に使用することができる。第３レベルのアルカリ性水供給ボタンは、電解水生成装置１００に、第３レベルのアルカリ性水の生成を指示するためのボタンである。第３レベルのアルカリ性水は、例えば、ｐＨ８．５であり、飲み始めの水等として使用することができる。

浄水供給ボタンは、電解水生成装置１００に、イオン水を生成することなく水道水からの水をそのまま通水させることを指示するためのボタンである。浄水モードでは、電磁弁４２を閉じた状態で、第１の電極板１１、第２の電極板１２、及び第３の電極板１３のいずれにも電圧を印加しない。なお、電磁弁４２を閉じることで、排出口６３から水が排出されるのを防ぐことができる。

酸性水供給ボタンは、電解水生成装置１００に酸性水の生成を指示するためのボタンである。酸性水は、例えば、ｐＨ５．５であり、洗顔、麺ゆで、茶渋とり等に使用することができる。酸性水生成モードでは、アルカリ性水生成モードとは逆で、制御回路１９ａの制御によって、第２の電極板１２及び第３の電極板１３を陽極とし、第１の電極板１１を陰極とする。これにより、取水路７からは酸性水が取水され、排水路８からはアルカリ性水が排水される。

衛生水供給ボタンは、電解水生成装置１００に、衛生水の生成を指示するためのボタンである。衛生水は、例えば、ｐＨ２．５である。

寿命設定上ボタンは、上浄水カートリッジ５２の種類に応じて寿命が異なるため、上浄水カートリッジ５２の寿命を設定するためのボタンである。例えば、上浄水カートリッジ５２を、それまで使用してきたカートリッジと異なるカートリッジに交換した場合に、寿命設定上ボタンが押下される。寿命設定下ボタンも、寿命設定上ボタンと同様なボタンであり、下浄水カートリッジ５１の寿命を設定するためのボタンである。

電解水生成装置１００は、通水量を積算して、積算通水量を計測する機能を有している。リセットボタンは、積算通水量をリセットするためのボタンである。リセットボタンが押下されると、制御回路１９ａに内在する積算通水量カウンタ（不図示）がクリアされる。なお、リセットボタンは、誤って押下されて積算通水量がリセットされるのを防止するために、２秒長押しで有効となる。リセットボタンは、上浄水カートリッジ５２、又は、下浄水カートリッジ５１が交換された場合に、使用者によって押下されることを想定している。

強アルカリ性水供給ボタン、第１レベルのアルカリ性水供給ボタン、第２レベルのアルカリ性水供給ボタン、第３レベルのアルカリ性水供給ボタン、浄水供給ボタン、酸性水供給ボタンが使用者によって押下されると、押下されたボタンが点灯して、電解水生成装置１００から供給される水の種類を使用者が視認可能となっている。この他、電解槽１内の温度上昇が生じた場合に、使用者に知らせるための温度上昇ランプ等も操作パネル上に配設されている。

［第２の実施形態］
図７は、第２の実施形態における電解水生成装置１００Ａの概略構成を示す模式図である。図７において、図１に示す構成と同一の構成部分には、同一の符号を付して詳しい説明は省略する。

本実施形態の構成では、電解槽１の第１電極室２で生成されたアルカリ性水に、第２電極室３で生成された酸性水を混合させるための酸性水分岐流路７１が設けられている。酸性水分岐流路７１は、排水路８の中途から、流量調整機能を有する流路切換弁７０を介して分岐し、取水路７に連通している。

原水供給路４から供給される原水は、浄水装置５で浄化された後、電解槽１に流入し、電気分解される。電解槽１の第１電極室２で生成されたアルカリ性水は、取水路７に流れる。また、電解槽１の第２電極室３で生成された酸性水の一部（または全部）は、流路切換弁７０を介して、酸性水分岐流路７１に流入する。酸性水分岐流路７１に流入した酸性水は、取水路７を流れるアルカリ性水と混合される。

すなわち、本実施形態の構成では、電解槽１における電気分解によって、ｐＨ１０以上の強アルカリ性水を一旦生成し、生成した強アルカリ性水に、電気分解によって生成された酸性水を混合することによって、ｐＨ１０未満であって、多量の溶存水素が含まれているアルカリ性水を生成する。

本実施形態の構成によれば、図１に示す構成では捨て水としていた酸性水を有効利用することができ、著しい節水効果を得ることができる。特に、原水の第１電極室２と第２電極室３とへの分配比率や、第１電極室２及び第２電極室３の容積比、電解槽１に配設した各電極への通電量などを適宜決定することにより、第２電極室３で生成される酸性水の排水路８からの排水量をゼロとすることも可能である。すなわち、第２電極室３で生成される酸性水を全て強アルカリ性水の希釈用として用いることにより、酸性水の捨て水をゼロとして、著しい節水効果を得ることができる。

図８は、第２の実施形態における電解水生成装置１００Ａの具体的な構成を示す図である。図６に示す構成と同一の構成部分には、同一の符号を付して詳しい説明は省略する。

図８に示す構成では、図６に示す構成と比べて、原水バイパス流路９、絞り部６１、及び電磁開閉弁６２が省略され、流路切換弁７０及び酸性水分岐流路７１が追加されている。電解槽１の第２電極室３で生成された酸性水の一部（または全部）は、流路切換弁７０を介して、酸性水分岐流路７１に流入する。酸性水分岐流路７１に流入した酸性水は、取水路７を流れるアルカリ性水と混合される。

制御回路１９ａは、強アルカリ性水生成モード、第１レベルのアルカリ性水生成モード、第２レベルのアルカリ性水生成モード、第３レベルのアルカリ性水生成モードに応じて、流路切換弁７０の弁開度を調整して、酸性水分岐流路７１に流入させる酸性水の量を調整する。

［実施例］
図９は、以下で説明する実施例１〜実施例３の構成と、酸化処理を行っていない白金被覆チタン電極を用いた比較例とにおいて、電気分解によって生成されるアルカリ性水に含まれる溶存水素濃度の違い等について示す図である。図９では、溶存水素濃度の他に、電気分解時の電圧である電解電圧、電気分解時に流れる電流である電解電流、電解水生成装置から得られるアルカリ性水のｐＨ、水道管２０から供給される原水の総流量、電解水生成装置から得られるアルカリ性水の吐水流量、及び、酸化白金被覆チタン電極に含まれる白金及び白金酸化物のうちの白金酸化物（ＰｔＯｘ）の割合をそれぞれ示している。また、図１０は、酸化白金被覆チタン電極に含まれる白金及び白金酸化物のうちの白金酸化物（ＰｔＯｘ）の割合を横軸に、溶存水素濃度を縦軸にとったグラフである。

以下で説明する実施例１〜実施例３では、第１の実施形態における電解水生成装置１００（図２参照）を用いている。また、アルカリ性水生成モードは、第１レベルのアルカリ性水生成モードとした。

［実施例１］
第１の電極板１１、第２の電極板１２、及び第３の電極板１３として、電極板の両面にＵＶオゾン処理を１０分行った酸化白金被覆チタン電極を用いて、水道管２０から供給される原水の総流量を２．６Ｌ／分として、水の電気分解を行った。酸化処理後の白金に含まれる白金酸化物（ＰｔＯｘ）の割合は１５．３（％）である。この場合、生成されたアルカリ性水のｐＨは９．８４で、溶存水素濃度は０．３８（ｐｐｍ）となった。

［実施例２］
第１の電極板１１、第２の電極板１２、及び第３の電極板１３として、電極板の両面にＵＶオゾン処理を２０分行った酸化白金被覆チタン電極を用いて、水道管２０から供給される原水の総流量を２．６Ｌ／分として、水の電気分解を行った。酸化処理後の白金に含まれる白金酸化物（ＰｔＯｘ）の割合は１７．３（％）である。この場合、生成されたアルカリ性水のｐＨは９．６８で、溶存水素濃度は０．３７（ｐｐｍ）となった。

［実施例３］
第１の電極板１１、第２の電極板１２、及び第３の電極板１３として、電極板の両面にＵＶオゾン処理を３０分行った酸化白金被覆チタン電極を用いて、水道管２０から供給される原水の総流量を２．６Ｌ／分として、水の電気分解を行った。酸化処理後の白金に含まれる白金酸化物（ＰｔＯｘ）の割合は１７．２（％）である。この場合、生成されたアルカリ性水のｐＨは９．７で、溶存水素濃度は０．３７（ｐｐｍ）となった。

［比較例］
第１の電極板１１、第２の電極板１２、及び第３の電極板１３として、電極板にＵＶオゾン処理を行っていない白金被覆チタン電極を用いて、水道管２０から供給される原水の総流量を２．６Ｌ／分として、水の電気分解を行った。白金に含まれる白金酸化物（ＰｔＯｘ）の割合は３．９（％）である。この場合、生成されたアルカリ性水のｐＨは９．５６で、溶存水素濃度は０．３３（ｐｐｍ）となった。

図９に示すように、酸化白金被覆チタン電極を用いた実施例１〜実施例３のいずれも、酸化処理を行っていない白金被覆チタン電極を用いた比較例と比べて、生成されたアルカリ性水の溶存水素濃度は増大した。また、生成されたアルカリ性水のｐＨはいずれも１０未満となり、飲用に適している。すなわち、実施例１〜実施例３では、水の電気分解によって生成されるアルカリ性水は、ｐＨ１０未満であって、かつ、溶存水素濃度が０．３５ｐｐｍ以上である。

また、図１０に示すように、水の電気分解に用いる酸化白金被覆チタン電極において、酸化処理後の白金に含まれる白金酸化物（ＰｔＯｘ）の割合が１０％以上の場合、特に、１５％以上の場合に、生成されたアルカリ性水の溶存水素濃度は高い数値を示すことが分かった。

以上、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。

例えば、上述した実施形態では、電気分解によって、ｐＨ１０以上の強アルカリ性水を一旦生成し、生成した強アルカリ性水に原水または酸性水を混合させることによって、ｐＨ１０未満のアルカリ性水を生成した。しかし、電解槽１における電気分解によって、ｐＨ１０未満のアルカリ性水を生成する構成としてもよい。

上述した実施形態では、家庭用で使用される電解水生成装置について説明したが、本発明による電解水生成装置は、産業用等、家庭用以外の用途にも使用することができる。

１…電解槽、２…第１電極室、３…第２電極室、４…原水供給路、６…流路切換弁、７…取水路、８…排水路、９…原水バイパス流路、１０Ａ…第１電極、１０Ｂ…第２電極、１１…第１の電極板、１２…第２の電極板、１３…第３の電極板、１９ａ…制御回路、７０…流路切換弁、７１…酸性水分岐流路、１００、１００Ａ…電解水生成装置

Claims (3)

1. 陽極及び陰極を備え、水を電気分解することによって、水素が溶存したアルカリ性水を生成する電気分解部を備え、
   前記陽極及び陰極には、白金及び白金酸化物を含む材料が用いられており、前記白金及び白金酸化物のうち、前記白金酸化物の割合は１０％以上２５％以下である、電解水生成装置。
2. 請求項１に記載の電解水生成装置において、
   前記陽極及び陰極には、チタンを白金及び白金酸化物で被覆した材料が用いられている、電解水生成装置。
3. 請求項１または２に記載の電解水生成装置において、
   前記電気分解部によって生成されるアルカリ性水は、ｐＨ１０未満であって、かつ、溶存水素濃度が０．３５ｐｐｍ以上である、電解水生成装置。

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