JP2017136531A - 電解水生成装置並びにそれを用いた透析液調製用水の製造装置及び電解水生成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】水の利用効率を高めつつ、溶存水素濃度を高めることが可能な電解水生成装置を提供する。【解決手段】電解水生成装置１は、水を電気分解するための電解室３０、４０、…を複数備える。各電解室３０、４０、…には、互いに対向して配置された第１給電体３１、４１、…及び第２給電体３２、４２、…と、電解室３０、４０、…を第１給電体３１、４１、…側の第１極室３０Ａ、４０Ａ、…と、第２給電体３２、４２、…側の第２極室３０Ｂ、４０Ｂ、…とに区分する隔膜３３、４３、…とが配される。隔膜３３、４３、…には、固体高分子膜が適用される。少なくとも２つの電解室３０、４０は、第１極室３０Ａ、４０Ａを並列に連通させる並列水路５１と、第２極室３０Ｂ、４０Ｂを直列に連通させる直列水路５５とによって接続されている。【選択図】 図１

Description

本発明は、水を電気分解して電解水を生成する電解水生成装置等に関する。

従来、隔膜で仕切られた電解室を有する電解槽を備え、電解室に供給される水道水等を電気分解して水素が溶け込んだ電解水素水を生成する電解水生成装置が知られている。例えば、特許文献１には、溶存水素濃度を高めるために、直列に接続された２つの電解槽を備えた電解水生成装置が開示されている。

特許第４４１７７０７号公報

上記電解水生成装置では、陰極給電体が配された陰極室で電解水素水が生成される。このとき、陽極給電体が配された陽極室では電気分解によって酸素ガスが発生する。酸素ガスは、陽極室内の電解水に溶け込み、電解水と共に陽極室から排出される。

通常、陰極室で生成された電解水素水が利用される場合、陽極室で副次的に生成される電解水は廃棄される。従って、電解水生成装置では、陽極室に供給される水を制限する流量調整弁等を設けることにより、水の利用効率が高められている。

流量調整弁によって陽極室に供給される水が制限された場合、陽極室では電解水の溶存酸素濃度が飽和して、電解水に溶け込めなかった気泡状態の酸素ガスが大量に発生する。さらにこの場合、陽極室の水流が抑制されるので、気泡状態の酸素ガスは、電解水と共に陽極室から排出され難くなり、陽極室には気泡状態の酸素ガスが滞留することとなる。このような気泡状態の酸素ガスが陽極給電体の表面等に付着した状態で滞留すると、給電体の表面に供給される水が減少するため、電解室での電気分解が著しく抑制されるおそれがある。

特に、上記特許文献１に示されるような直列に接続された２つの電解槽を備えた電解水生成装置にあっては、２つの陽極室を含む陽極側の水路が長くなるため、陽極室に気泡状態の酸素ガスが滞留する傾向が助長され、溶存水素濃度を高めることが困難となる。

本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、水の利用効率を高めつつ、溶存水素濃度を高めることが可能な電解水生成装置を提供することを主たる目的としている。

本発明の第１発明は、水を電気分解するための電解室を複数備えた電解水生成装置であって、各電解室には、互いに対向して配置された第１給電体及び第２給電体と、前記電解室を前記第１給電体側の第１極室と、前記第２給電体側の第２極室とに区分する隔膜とが配され、少なくとも２つの前記電解室は、前記第１極室を並列に連通させる並列水路と前記第２極室を直列に連通させる直列水路とによって接続されていることを特徴とする。

本発明に係る前記電解水生成装置において、並列に連通された前記第１極室に供給される水量を調整するための流量調整手段をさらに備えることが望ましい。

本発明に係る前記電解水生成装置において、並列に連通された前記第１極室で生成された電解水から気体を分離して排出するための排気手段をさらに備えることが望ましい。

本発明に係る前記電解水生成装置において、少なくとも２つの前記電解室は、上下方向に配列されていることが望ましい。

本発明の第２発明の透析液調整用水の製造装置は、前記電解水生成装置と、直列に連通された前記第２極室で生成された電解水を濾過する濾過手段とを備えたことを特徴とする。

本発明の第３発明は、複数の電解室を用いて水を電気分解して電解水を生成する方法であって、各電解室には、互いに対向して配置された第１給電体及び第２給電体と、前記電解室を前記第１給電体側の第１極室と、前記第２給電体側の第２極室とに区分する隔膜とが配され、少なくとも２つの前記電解室で、各第１極室に並列的に水を供給する第１工程と、各第２極室に直列的に水を供給する第２工程とを有することを特徴とする。

本発明の第１発明の電解水生成装置は、電解室を複数備え、各電解室には、互いに対向して配置された第１給電体及び第２給電体と、電解室を第１極室と第２極室とに区分する隔膜とが配される。そして、少なくとも２つの電解室は、第１極室を並列に連通させる並列水路と第２極室を直列に連通させる直列水路とによって接続されている。

水が電気分解されることにより、第１極室及び第２極室では、気体が発生し電解水に溶け込む。このとき、直列水路によって少なくとも２つの第２極室が直列に連通されているので、電解水が上流側の第２極室から下流側の第２極室に移動するにつれ、第２極室で生ずる気体の溶存濃度が容易に高められる。例えば、第２給電体が陰極給電体である場合、陰極室で生ずる水素ガスの溶存濃度が容易に高められる。

また、並列水路によって少なくとも２つの第１極室が並列に連通されているので、第１極側の水路が短縮される。従って、第１極で生じた気体が第１極室から速やかに排出される。従って、第１給電体の表面に十分な水が供給され、電解室内での電気分解が効率よく実行される。これにより、上記と同様に、第２極室で生ずる気体の溶存濃度が容易に高められる。

本発明の第２発明の透析液調整用水の製造装置は、上記電解水生成装置を備えているので、第２極室で生ずる気体の溶存濃度が高い透析液調整用水を容易に製造することが可能となる。

本発明の第３発明の電解水生成方法は、複数の電解室を用いて水を電気分解して電解水を生成する。各電解室には、互いに対向して配置された第１給電体及び第２給電体と、電解室を第１極室と第２極室とに区分する隔膜とが配される。そして、少なくとも２つの電解室で、各第１極室に並列的に水を供給する第１工程と、各第２極室に直列的に水を供給する第２工程とを有する。

従って、第１発明と同様に、第２工程によって少なくとも２つの第２極室に直列的に水が供給されるので、第２極室で生ずる気体の溶存濃度が容易に高められる。また、第１工程によって少なくとも２つの第１極室に並列的に水が供給されるので、第１給電体の表面に十分な水が供給され、電解室内での電気分解が効率よく実行され、第２極室で生ずる気体の溶存濃度が容易に高められる。

本第１発明の一実施形態である電解水生成装置の流路の概略構成を示す図である。 図１の電解水生成装置の電気的構成を示すブロック図である。 水を電気分解している状態の電解水生成装置を示す図である。 電解水生成装置の変形例の流路の概略構成を示す図である。 電解水生成装置の別の変形例の流路の概略構成を示す図である。 電解水生成装置のさらに別の変形例の流路の概略構成を示す図である。 本第２発明の一実施形態である透析液調製用水の製造装置の一実施形態の概略構成を示すブロック図である。

以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。
（第１発明）
図１は、本第１発明の実施形態である電解水生成装置１の流路の概略構成を示している。電解水生成装置１は、例えば、透析液調整用水の製造の他、家庭の飲用水の生成にも広く用いられる。

電解水生成装置１は、電解槽３、４、…を複数備える。図１では、一対の電解槽３、４を備えた電解水生成装置１が示されている。電解水生成装置１は、３以上の電解槽３、４、…を備えていてもよい。

電解槽３は、水を電気分解するための電解室３０と、電解室３０内で互いに対向して配置された第１給電体３１及び第２給電体３２と、電解室３０を第１給電体３１側の第１極室３０Ａと、第２給電体３２側の第２極室３０Ｂとに区分する隔膜３３とを有する。

第１給電体３１及び第２給電体３２には、例えば、チタニウム等からなるエクスパンドメタル等の網状金属の表面に白金のめっき層が形成されたものが適用されている。このような網状の第１給電体３１及び第２給電体３２は、隔膜３３を挟持しながら、隔膜３３の表面に水を行き渡らせることができ、電解室３０内での電気分解を促進する。

第１給電体３１及び第２給電体３２の一方は陽極給電体として適用され、他方は陰極給電体として適用される。電解室３０の第１極室３０Ａ及び第２極室３０Ｂの両方に水が供給され、第１給電体３１及び第２給電体３２に直流電圧が印加されることにより、電解室３０内で水の電気分解が生ずる。

隔膜３３には、例えば、スルホン酸基を有するフッ素系樹脂からなる固体高分子膜が用いられている。隔膜３３の両面には、白金からなるめっき層が形成されている。隔膜３３のめっき層と第１給電体３１及び第２給電体３２とは、当接し、電気的に接続される。隔膜３３は、電気分解で生じたイオンを通過させる。隔膜３３を介して第１給電体３１と第２給電体３２とが電気的に接続される。固体高分子材料からなる隔膜３３が適用される場合、電解水素水のｐＨ値を上昇させることなく、溶存水素濃度を高めることができる。このような電解水素水は、透析治療での患者の酸化ストレスの低減に好適とされている。

電解室３０内で水が電気分解されることにより、水素ガス及び酸素ガスが発生する。例えば、第１給電体３１が陽極給電体として適用される場合、第１極室３０Ａでは、酸素ガスが発生し、酸素ガスが溶け込んだ電解酸素水が生成される。一方、第２極室３０Ｂでは、水素ガスが発生し、水素ガスが溶け込んだ電解水素水が生成される。第１給電体３１が陰極給電体として適用される場合、第１極室３０Ａでは、水素ガスが発生し、水素ガスが溶け込んだ電解水素水が生成される。一方、第２極室３０Ｂでは、酸素ガスが発生し、酸素ガスが溶け込んだ電解酸素水が生成される。

電解槽４は、水を電気分解するための電解室４０内に、互いに対向して配置された第１給電体４１及び第２給電体４２と、電解室４０を第１給電体４１側の第１極室４０Ａと、第２給電体４２側の第２極室４０Ｂとに区分する隔膜４３とを有する。

第１給電体４１、第２給電体４２及び隔膜４３の構成は、上述した第１給電体３１、第２給電体３２及び隔膜３３と同等である。第１給電体４１及び第２給電体４２の一方は陽極給電体として適用され、他方は陰極給電体として適用される。電解室４０の第１極室４０Ａ及び第２極室４０Ｂの両方に水が供給され、第１給電体４１及び第２給電体４２に直流電圧が印加されることにより、電解室４０内で水の電気分解が生ずる。

電解水生成装置１が飲用の電解水素水の生成に用いられる場合、隔膜３３又は４３のうち一方は、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）親水膜によって構成されていてもよい。

第１給電体４１の極性は第１給電体３１と同等であり、第２給電体４２の極性は第２給電体３２と同等である。第１給電体４１が陽極給電体として適用される場合、及び、第１給電体４１が陰極給電体として適用される場合の電解槽４の動作については、上記電解槽３と同様である。

電解室３０及び４０は、並列水路５１と直列水路５５とによって接続されている。

並列水路５１は、第１極室３０Ａと第１極室４０Ａとを並列に連通させる。並列水路５１は、第１極室３０Ａと第１極室４０Ａとを上流側で接続する並列水路５２と、第１極室３０Ａと第１極室４０Ａとを下流側で接続する並列水路５３とを有する。

並列水路５２は、第１極室３０Ａの下端部と第１極室４０Ａの下端部とに接続されている。並列水路５３は、第１極室３０Ａの上端部と第１極室４０Ａの上端部とに接続されている。電解水生成装置１では、第１極室３０Ａ及び４０Ａでの水流の方向と第１極室３０Ａ及び４０Ａで生成される酸素ガスの移動する方向が一致するため、酸素ガスが効率よく第１極室３０Ａ及び４０Ａから排出される。これにより、第１極室３０Ａ及び４０Ａで発生する酸素ガスが第１給電体３１及び４１の表面に滞留することが抑制される。従って、第１給電体３１及び４１の表面にも水が十分に供給され、効率よく電気分解が行なわれ、溶存水素濃度を高めることが可能となる。

直列水路５５は、第１極室３０Ａの上端部と第１極室４０Ａの下端部とを接続する。直列水路５５は、第２極室３０Ｂと第２極室４０Ｂとを直列に連通させる。図１に示される電解水生成装置１では、上流側の第２極室３０Ｂから流出した水は、直列水路５５を通過して、下流側の第２極室４０Ｂに流れ込む。

電解水生成装置１は、電解室３０及び４０に電気分解される水を供給するための給水路２０と、電解室３０及び４０から電解水を排出するための排水路６１及び６５とを有している。

電解水生成装置１には、給水路２０から原水が供給される。原水には、一般的には水道水が利用されるが、その他、例えば、井戸水、地下水等を用いることができる。電解水生成装置１が飲用の電解水素水の生成に用いられる場合等では、原水を浄化する浄水カートリッジ２等が給水路２０に適宜設けられる。

給水路２０は、給水路２１及び給水路２２に分岐する。給水路２１は、上流側の並列水路５２に接続されている。給水路２２は、第２極室３０Ｂの下端部に接続されている。給水路２０に流入した水は、給水路２１、２２及び並列水路５２を通過して、第１極室３０Ａ、第２極室３０Ｂ及び第１極室４０Ａに流れ込む。

排水路６１は、下流側の並列水路５３に接続されている。第１極室３０Ａ及び第１極室４０Ａから流出した水は、並列水路５３で合流し、排水路６１に流れ込む。排水路６５は、第２極室３０Ｂの下端部に接続されている。第２極室３０Ｂから流出した水は、排水路６５に流れ込む。電解水生成装置１では、第２極室３０Ｂ及び４０Ｂでの水流の方向と第２極室３０Ｂ及び４０Ｂで生成される水素ガスの移動する方向が一致するため、水素ガスが効率よく第２極室３０Ｂ及び４０Ｂから排出される。これにより、第２極室３０Ｂ及び４０Ｂで発生する水素ガスが第２給電体３２及び４２の表面に滞留することが抑制される。従って、第２給電体３２及び４２の表面にも水が十分に供給され、効率よく電気分解が行なわれ、溶存水素濃度を高めることが可能となる。

図２は、給電体３１、３２及び給電体４１、４２に電解電流を供給するための回路を示している。給電体３１、３２及び給電体４１、４２に供給される電解電流Ｉは、制御部１０によって制御される。制御部１０は、電源部１１に接続されている。電源部１１は、制御部１０及び給電体３１、３２、４１、４２等に電力を供給する。

本実施形態では、給電体３１、３２と給電体４１、４２とは、直列に接続されている。すなわち、制御部１０と給電体４１とが接続され、給電体４２と給電体３１とが接続され、給電体３２と制御部１０とが接続されている。

制御部１０は、給電体３１、３２及び給電体４１、４２等の各部の制御を司る。制御部１０は、例えば、各種の演算処理、情報処理等を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）及びＣＰＵの動作を司るプログラム及び各種の情報を記憶するメモリ等を有している。

制御部１０は、例えば、第１給電体３１、４１及び第２給電体３２、４２の極性を制御する。

第１給電体３１、４１及び第２給電体３２、４２の極性を相互に変更することにより、電解水素水又は電解酸素水のうち所望の電解水が排水路６５から吐水され、不要な電解水が排水路６１から排出されうる。

以下、特に断りのない限り、第１給電体３１、４１が陽極給電体として適用される場合について説明するが、第１給電体３１、４１が陰極給電体として適用される場合についても同様である。

第１給電体４１と制御部１０との間の電流供給ラインには、電流検出手段１２が設けられている。電流検出手段１２は、第２給電体４２と第１給電体３１との間の電流供給ライン又は第２給電体３２と制御部１０との間の電流供給ラインに設けられていてもよい。電流検出手段１２は、給電体３１、３２及び給電体４１、４２に供給する電解電流Ｉを検出し、その値に相当する電気信号を制御部１０に出力する。

制御部１０は、例えば、電流検出手段１２から出力された電気信号に基づいて、給電体３１、３２及び給電体４１、４２に印加する直流電圧を制御する。より具体的には、制御部１０は、予め設定された溶存水素濃度に応じて、電流検出手段１２によって検出される電解電流Ｉが所望の値となるように、給電体３１、３２及び給電体４１、４２に印加する直流電圧をフィードバック制御する。例えば、電解電流Ｉが過大である場合、制御部１０は、上記電圧を減少させ、電解電流Ｉが過小である場合、制御部１０は、上記電圧を増加させる。これにより、給電体３１、３２及び給電体４１、４２に供給する電解電流Ｉが適切に制御される。

本実施形態では、給電体３１、３２と給電体４１、４２とは、直列に接続されているので、２つの電解室３０、４０で同等の電解電流Ｉが供給される。これにより、制御部１０の動作が簡素化されうる。

図３は、水を電気分解している状態の電解水生成装置１を示している。既に述べたように、電解室３０、４０で水が電気分解されることにより、第１極室３０Ａ、４０Ａでは、酸素ガスが発生し電解水に溶け込み、電解酸素水が生成され、排水路６１から排出される。一方、第２極室３０Ｂ、４０Ｂでは、水素ガスが発生し電解水に溶け込み、電解水素水が生成され、排水路６５から排出される。

本実施形態では、直列水路５５によって２つの第２極室３０Ｂ、４０Ｂが直列に連通されているので、電解水素水が上流側の第２極室３０Ｂから下流側の第２極室４０Ｂに移動するにつれ、電解水素水の溶存水素濃度が容易に高められる。このような、溶存水素濃度の高い電解水素水は、透析液調整用水の製造及び家庭の飲用水の生成に好適とされる。なお、電解水生成装置１が、３以上の電解槽３、４、…を備える場合にあっては、各第１極室３０Ａ、４０Ａ、…が直列に接続されていてもよい。このような電解水生成装置１では、電解水素水の溶存水素濃度がより一層高められる。

ところで、第２極室３０Ｂ及び第２極室４０Ｂでは電解水の溶存酸素濃度が飽和した場合、電解水に溶け込めなかった気泡状態の酸素ガスＯが発生する。水の利用効率を高めるために、給水路２１又は並列水路５２の流路断面積が小さく設定された場合、気泡状態の酸素ガスＯが発生する傾向が助長される。このような気泡状態の酸素ガスＯが第１給電体３１及び４１の表面等に滞留すると、水が十分に供給され難くなり、電解槽での電気分解が抑制されるおそれがある。

本実施形態では、並列水路５１によって２つの第１極室３０Ａ、４０Ａが並列に連通されているので、陽極側の水路が短縮される。従って、第１極室３０Ａで生じた酸素ガスＯ及び第１極室４０Ａで生じた酸素ガスＯは、速やかに下流側の並列水路５３から排水路６１に排出される。従って、酸素ガスＯが第１極室３０Ａ、４０Ａで滞留することが抑制され、第１給電体３１、４１の表面に十分な水が供給され、電解室３０、４０内での電気分解が効率よく実行される。これにより、上記と同様に、第２極室３０Ｂ、４０Ｂで生ずる水素ガスの溶存濃度が容易に高められる。なお、電解水生成装置１が、３以上の電解槽３、４、…を備える場合にあっては、各第２極室３０Ｂ、４０Ｂ、…が並列に接続されるのが望ましい。このような電解水生成装置１では、各第２極室３０Ｂ、４０Ｂ、…から迅速に酸素ガスＯが排出され、各電解室３０、４０、…内での電気分解が効率よく実行される。

図４は、電解水生成装置１の変形例である電解水生成装置１Ａを示している。電解水生成装置１Ａは、第１極室３０Ａ、４０Ａに供給される水量を調整するための流量調整手段７１と、第１極室３０Ａ、４０Ａで生成された電解水から気体を分離して排出するための排気手段７２とをさらに備えている点で、電解水生成装置１とは異なる。電解水生成装置１Ａのうち、以下で説明されてない部分については、上述した電解水生成装置１の構成が採用されうる。

流量調整手段７１は、給水路２１に設けられている。流量調整手段７１は、例えば、電磁力を動力源として又は手動により、給水路２１の流水量を調整する弁等によって構成されうる。流量調整手段７１が設けられることにより、第１極室３０Ａ、４０Ａに供給される水量が正確に調整されうる。従って、排水路６１に排出される水を抑制し、水の利用効率を高めることが可能となる。なお、流量調整手段７１は、排水路６１に設けられていてもよい。この場合、流量調整手段７１は、排水路６１の流水量を調整することにより、第１極室３０Ａ、４０Ａに供給される水量を調整する。

排気手段７２は、第１極室３０Ａ、４０Ａで生成された電解水から酸素ガスＯを分離して排出するいわゆるガス抜き弁を含む。これにより、第１極室３０Ａ、４０Ａで発生する酸素ガスＯが第１給電体３１、４１の表面に滞留することが抑制される。従って、第１給電体３１、４１の表面にも水が十分に供給され、効率よく電気分解が行なわれ、溶存水素濃度を高めることが可能となる。本実施形態では、並列水路５１の下流側に接続された排水路６１に排気手段７２が設けられているので、単一の排気手段７２によって第１極室３０Ａ、４０Ａで発生する酸素ガスＯが迅速に排出される。従って、安価かつ簡素な構成で容易に溶存水素濃度を高めることが可能となる。

なお、電解水生成装置１Ａにあっては、流量調整手段７１又は排気手段７２のいずれかが廃されていてもよい。

図５は、電解水生成装置１の別の変形例である電解水生成装置１Ｂを示している。電解水生成装置１Ｂでは、電解室３０、４０が上下方向に配列されている。電解水生成装置１Ｂのうち、以下で説明されてない部分については、上述した電解水生成装置１又は１Ａの構成が採用されうる。

電解水生成装置１Ｂでは、直列水路５５内での水流の方向と第２極室３０Ｂで生成された水素ガスの移動する方向が一致するため、水素ガスが効率よく第２極室３０Ｂから排出される。これにより、第２極室３０Ｂで発生する水素ガスが第２給電体３２の表面に滞留することが抑制される。従って、第２給電体３２の表面にも水が十分に供給され、効率よく電気分解が行なわれ、溶存水素濃度を高めることが可能となる。

図６は、電解水生成装置１のさらに別の変形例である電解水生成装置１Ｃを示している。電解水生成装置１Ｃは、電解室３０、４０を含む複数の電解室群Ｘ、Ｙ、…を備える。本実施形態の電解水生成装置１Ｃは、１対の電解室群Ｘ、Ｙを備える。電解水生成装置１Ｃのうち、以下で説明されてない部分については、上述した電解水生成装置１乃至１Ｂの構成が採用されうる。

各電解室群Ｘ、Ｙは、流路として並列に接続されている。このような電解水生成装置１Ｃによって、溶存水素濃度の高い電解水素水を大量に生成することが可能となる。

電解室群Ｘの給電体３１、３２及び給電体４１、４２と電解室群Ｙの給電体３１、３２及び給電体４１、４２とは、電気回路として直列に接続されている。これにより、電解室群Ｘの電解室３０、４０及び電解室群Ｙの電解室３０、４０で同等の電解電流Ｉが供給される。これにより、制御部１０の動作が簡素化されうる。

流路として並列に接続される電解室群Ｘ、Ｙ、…の個数は、３以上でもよい。この場合、全ての電解室群Ｘ、Ｙ、…の各給電体３１、３２及び給電体４１、４２がそれぞれ直列に接続されていてもよく、一部の電解室群Ｘ、Ｙ、…毎に各給電体３１、３２及び給電体４１、４２が直列に接続されていてもよい。

電解水生成装置１Ａと同様に、電解水生成装置１Ｃは、流量調整手段７１及び排気手段７２をさらに備えていてもよい。この場合、流量調整手段７１は、給水路２１又は排水路６１に設けられる。流量調整手段７１が排水路６１に設けられる構成によれば、単一の流量調整手段７１によって複数の電解室群Ｘ、Ｙ、…で給水路２１の流水量を調整することが可能となり、電解水生成装置１Ｃの構成が簡素化される。排気手段７２は、排水路６１に設けられる。

（第２発明）
図７は、本発明の第２発明である透析液調製用水の製造装置の一実施形態の概略構成を示す。製造装置２００は、第１発明の実施形態である電解水生成装置１を備えている。製造装置２００は、電解水生成装置１で生成された水素水を用いて透析原剤を混合する透析液調製用水を製造する。製造装置２００では、電解水生成装置１に替えて、電解水生成装置１Ａ乃至１Ｃのいずれかが適用されていてもよい。

製造装置２００は、電解水生成装置１と、軟水化装置２０１と、活性炭処理装置２０２と、加圧ポンプ２０３と逆浸透膜モ ジュール２０４等を備えている。

軟水化装置２０１には、水道水等の原水が供給される。軟水化装置２０１は、原水からカルシウムイオン及びマグネシウムイオン等の硬度成分を除去して軟水化する。

活性炭処理装置２０２は、微細な多孔質物質である活性炭を有し、軟水化装置２０１から供給される水から塩素等を吸着・除去する。活性炭処理装置２０２を通過した水は、電解水生成装置１に送られ、電気分解される。

加圧ポンプ２０３は、電解水生成装置１の第２極室４０Ｂで生成された水素水を逆浸透膜モジュール２０４に圧送する。逆浸透膜モジュール２０４は、逆浸透膜（濾過手段：図示せず）を有している。逆浸透膜は、加圧ポンプ２０３によって圧送された水を濾過する。すなわち、逆浸透膜は、加圧ポンプ２０３によって圧送された電解水素水から微量な金属類等の不純物を取り除き、電解水素水を濾過する。逆浸透膜を透過して濾過処理された電解水素水は、希釈装置３００に供給される。

希釈装置３００は、例えば、製造装置２００の外部に設けられている。希釈装置３００は、逆浸透膜モジュール２０４によって浄化された電解水素水を用いて透析原剤を希釈する。希釈装置３００が電解水素水を用いて透析原剤を希釈することにより、透析液が調製される。

製造装置２００は、電解水生成装置１を備えているので、溶存水素濃度が高い透析液調整用水を容易に製造することが可能となる。

（第３発明）
以下、本発明の第３発明である電解水生成方法の一実施形態について説明する。図１乃至３に示されるように、電解水生成方法は、複数の電解室３０、４０、…を用いて水を電気分解して電解水を生成する。電解室３０、４０、…については、上述した電解水生成装置１乃至１Ｂにおける電解室３０、４０、…の構成が採用されうる。

図３に示されるように、本実施形態では、少なくとも２つの電解室３０、４０、…で、各第１極室３０Ａ、４０Ａ、…に並列的に水を供給する第１工程Ｓ１と、各第２極室３０Ｂ、４０Ｂ、…に直列的に水を供給する第２工程Ｓ２とを有する。本実施形態では、第１工程Ｓ１と第２工程Ｓ２とは、同時的に実施される。そして、第１工程Ｓ１及び第２工程Ｓ２は、電解室３０、４０、…での電気分解と同時的に実施される。なお、第１工程Ｓ１の後、第２工程Ｓ２が実施されてもよく、第２工程Ｓ２の後、第１工程Ｓ１が実施されてもよい。

本実施形態によれば、第１発明と同様に、第２工程Ｓ２によって少なくとも２つの第２極室３０Ｂ、４０Ｂ、…に直列的に水が供給されるので、第２極室３０Ｂ、４０Ｂ、…で生ずる水素ガスの溶存濃度が容易に高められる。また、第１工程Ｓ１によって少なくとも２つの第１極室３０Ａ、４０Ａ、…に並列的に水が供給されるので、陽極側の水路が短縮される。従って、第１極室３０Ａで生じた酸素ガスＯ及び第１極室４０Ａで生じた酸素ガスＯは、速やかに下流側の並列水路５３から排水路６１に排出される。従って、酸素ガスＯが第１極室３０Ａ、４０Ａで滞留することが抑制され、第１給電体３１、４１の表面に十分な水が供給され、電解室３０、４０内での電気分解が効率よく実行される。これにより、第２極室３０Ｂ、４０Ｂ、…で生ずる水素ガスの溶存濃度が容易に高められる。

以上、本発明の実施形態が詳細に説明されたが、本発明は上記の具体的な実施形態に限定されることなく種々の態様に変更して実施される。すなわち、電解水生成装置１は、少なくとも、水を電気分解するための電解室３０、４０、…を複数備え、各電解室３０、４０、…には、互いに対向して配置された第１給電体３１、４１、…及び第２給電体３２、４２、…と、電解室３０、４０、…を第１給電体３１、４１、…側の第１極室３０Ａ、４０Ａ、…と、第２給電体３２、４２、…側の第２極室３０Ｂ、４０Ｂ、…とに区分する隔膜３３、４３、…とが配され、少なくとも２つの電解室３０、４０は、第１極室３０Ａ、４０Ａを並列に連通させる並列水路５１と、第２極室３０Ｂ、４０Ｂを直列に連通させる直列水路５５とによって接続されていればよい。

１ 電解水生成装置
３０ 電解室
３０Ａ 第１極室
３０Ｂ 第２極室
３１ 第１給電体
３２ 第２給電体
３３ 隔膜
４０ 電解室
４０Ａ 第１極室
４０Ｂ 第２極室
４１ 第１給電体
４２ 第２給電体
４３ 隔膜
５１ 並列水路
５５ 直列水路
７１ 流量調整手段
７２ 排気手段

本発明の第２発明の透析液調製用水の製造装置は、前記電解水生成装置と、直列に連通された前記第２極室で生成された電解水を濾過する濾過手段とを備えたことを特徴とする。

本発明の第２発明の透析液調製用水の製造装置は、上記電解水生成装置を備えているので、第２極室で生ずる気体の溶存濃度が高い透析液調製用水を容易に製造することが可能となる。

以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。
（第１発明）
図１は、本第１発明の実施形態である電解水生成装置１の流路の概略構成を示している。電解水生成装置１は、例えば、透析液調製用水の製造の他、家庭の飲用水の生成にも広く用いられる。

電解水生成装置１には、給水路２０から原水が供給される。原水には、一般的には水道水が利用されるが、その他、例えば、井戸水、地下水等を用いることができる。電解水生成装置１が飲用の電解水素水の生成に用いられる場合等では、原水を浄化する浄水カートリッジ等が給水路２０に適宜設けられる。

排水路６１は、下流側の並列水路５３に接続されている。第１極室３０Ａ及び第１極室４０Ａから流出した水は、並列水路５３で合流し、排水路６１に流れ込む。排水路６５は、第２極室４０Ｂの上端部に接続されている。第２極室４０Ｂから流出した水は、排水路６５に流れ込む。電解水生成装置１では、第２極室３０Ｂ及び４０Ｂでの水流の方向と第２極室３０Ｂ及び４０Ｂで生成される水素ガスの移動する方向が一致するため、水素ガスが効率よく第２極室３０Ｂ及び４０Ｂから排出される。これにより、第２極室３０Ｂ及び４０Ｂで発生する水素ガスが第２給電体３２及び４２の表面に滞留することが抑制される。従って、第２給電体３２及び４２の表面にも水が十分に供給され、効率よく電気分解が行なわれ、溶存水素濃度を高めることが可能となる。

本実施形態では、直列水路５５によって２つの第２極室３０Ｂ、４０Ｂが直列に連通されているので、電解水素水が上流側の第２極室３０Ｂから下流側の第２極室４０Ｂに移動するにつれ、電解水素水の溶存水素濃度が容易に高められる。このような、溶存水素濃度の高い電解水素水は、透析液調製用水の製造及び家庭の飲用水の生成に好適とされる。なお、電解水生成装置１が、３以上の電解槽３、４、…を備える場合にあっては、各第１極室３０Ａ、４０Ａ、…が直列に接続されていてもよい。このような電解水生成装置１では、電解水素水の溶存水素濃度がより一層高められる。

製造装置２００は、電解水生成装置１を備えているので、溶存水素濃度が高い透析液調製用水を容易に製造することが可能となる。

Claims (6)

1. 水を電気分解するための電解室を複数備えた電解水生成装置であって、
   各電解室には、互いに対向して配置された第１給電体及び第２給電体と、前記電解室を前記第１給電体側の第１極室と、前記第２給電体側の第２極室とに区分する隔膜とが配され、
   少なくとも２つの前記電解室は、前記第１極室を並列に連通させる並列水路と前記第２極室を直列に連通させる直列水路とによって接続されていることを特徴とする電解水生成装置。
2. 並列に連通された前記第１極室に供給される水量を調整するための流量調整手段をさらに備える請求項１記載の電解水生成装置。
3. 並列に連通された前記第１極室で生成された電解水から気体を分離して排出するための排気手段をさらに備える請求項１又は２に記載の電解水生成装置。
4. 少なくとも２つの前記電解室は、上下方向に配列されている請求項１乃至３のいずれかに記載の電解水生成装置。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載の電解水生成装置と、
   直列に連通された前記第２極室で生成された電解水を濾過する濾過手段とを備えたことを特徴とする透析液調整用水の製造装置。
6. 複数の電解室を用いて水を電気分解して電解水を生成する方法であって、
   各電解室には、互いに対向して配置された第１給電体及び第２給電体と、前記電解室を前記第１給電体側の第１極室と、前記第２給電体側の第２極室とに区分する隔膜とが配され、
   少なくとも２つの前記電解室で、各第１極室に並列的に水を供給する第１工程と、各第２極室に直列的に水を供給する第２工程とを有することを特徴とする電解水生成方法。

Images