JP5932927B2 - 電解水生成器、電解水生成用電解質及び除菌用電解水 - Google Patents

電解水生成器、電解水生成用電解質及び除菌用電解水 Download PDF

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Description

本発明は、電解水生成器、電解水生成用電解質及び除菌用電解水に関する。
次亜塩素酸類を含む電解水は除菌効果を有するため、感染症の予防、生鮮食品の鮮度維持、洗濯物の消臭などの目的で電解水が利用されている。
塩化水素を含む水溶液を電気分解することによりｐＨが６．３以下の電解水を生成する電解装置や、塩化水素を含む水溶液を電気分解して生成したｐＨが６以下の電解水を利用した衣類洗浄方法が知られている。（例えば、特許文献１、２参照。）
また、食塩水を電気分解して生成した電解水を利用する洗濯機が知られている。（例えば、特許文献３〜５参照。）
また、塩化ナトリウムを含む水溶液を電気分解して生成した電解水に塩酸又は酢酸を加える技術が知られている。（例えば、特許文献６、７参照。）
特開２００５−１３８０９３号公報 特開２００７−１３５７５８号公報 特開２００１−１７０３９２号公報 特開２０１３−１０２９２１号公報 特開２０１３−１３２３４２号公報 特許第３９５１１５６号 特開２０１３−１０２９１９号公報
しかし、酸性の電解水は電解水から塩素ガスが発生しやすいという問題や除菌対象物の色落ちや傷みが生じやすいという問題がある。また、食塩水を電気分解して生成した電解水はアルカリ性であり除菌効果が比較的低いという問題がある。また、電解水に塩酸などを加える構成とすると、電解装置の構成が複雑化し装置が大型化するという問題がある。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、除菌対象物の色落ちや傷みを抑制することができ、除菌効果の高い電解水を効率よく生成する電解水生成器を提供する。
本発明は、電解液供給部と、電解用電極対を有する電解部とを備え、前記電解液供給部は、電解水生成用電解質の水溶液を前記電解部に供給するように設けられ、前記電解部は、前記電解用電極対により前記電解水生成用電解質の水溶液を電気分解し電解水を生成するように設けられ、前記電解水生成用電解質は、アルカリ金属塩化物と、水溶液が酸性となる物質とを含み、ｐＨが６．５よりも大きく８．０よりも小さい電解水を生成することを特徴とする電解水生成器を提供する。
本発明によれば、電解水生成用電解質の水溶液を電解部に供給するように設けられた電解液供給部と、電解用電極対により前記電解水生成用電解質の水溶液を電気分解し電解水を生成するように設けられた電解部とを備えるため、電解水生成用電解質の水溶液から電解水を製造することができる。
本発明によれば、前記電解水生成用電解質は、アルカリ金属塩化物を含むため、電解部により次亜塩素酸、次亜塩素酸塩及びアルカリ金属塩化物を含む電解水を製造することができる。
本発明によれば、前記電解水生成用電解質はアルカリ金属塩化物と水溶液が酸性となる物質とを含むことにより、ｐＨが６．５より大きく８．０よりも小さい電解水を生成することができる。このことにより、ほぼ中性の電解水を生成できるため、電解水が肌に付着したとしても肌がダメージを受けることを抑制することができる。また、生成した電解水により衣類やタオルなどを除菌処理する場合、布を傷めることや色落ちを抑制することができる。さらに、ｐＨが６．５より大きいため、塩素ガスの発生が抑制された電解水を生成することができる。
本発明によれば、有効塩素濃度が低くても除菌効果の高い電解水を生成することができる。このため、電解水の生成コストを低減することができる。また、短時間で多量の電解水を生成することができる。このことは本発明者等が行った実験により実証された。
本発明によれば、電解水に酸性物質を加える必要がないため、電解水生成器を小型化することが可能である。
本発明の一実施形態の電解水生成器の概略断面図である。 本発明の一実施形態の電解水生成器の概略構成図である。 本発明の一実施形態の電解水生成器の概略断面図である。 本発明の一実施形態の電解水生成器の概略断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、本発明の一実施形態の電解水生成器に含まれる攪拌部の概略断面図であり、（ｄ）は、攪拌部に含まれる気泡分割部の概略断面図である。 （ａ）は、本発明の一実施形態の電解水生成器に含まれる攪拌部の鉛直な断面の概略図であり、（ｂ）〜（ｅ）は攪拌部を鉛直方向へ射影した概略図である。 （ａ）〜（ｄ）は電解水生成実験で作製した電解水生成器の概略断面図である。 （ａ）（ｂ）は電解水生成実験２の測定結果を示すグラフである。 除菌処理実験の結果を示すグラフである。 除菌処理実験の結果を示すグラフである。 除菌処理実験の結果を示すグラフである。 （ａ）（ｂ）は、洗濯実験における洗濯工程を示すフローチャートである。
本発明の電解水生成器は、電解液供給部と、電解用電極対を有する電解部とを備え、前記電解液供給部は、電解水生成用電解質の水溶液を前記電解部に供給するように設けられ、前記電解部は、前記電解用電極対により前記電解水生成用電解質の水溶液を電気分解し電解水を生成するように設けられ、前記電解水生成用電解質は、アルカリ金属塩化物と、水溶液が酸性となる物質とを含み、ｐＨが６．５よりも大きく８．０よりも小さい電解水を生成することを特徴とする。
本発明の電解水生成器において、１０ｐｐｍ以上１００ｐｐｍ以下の有効塩素濃度を有する電解水を生成することが好ましい。
このような構成によれば、除菌対象物の色落ちを抑制することができ除菌性の高い電解水を生成することができる。また、電解水を効率よく生成することができ、除菌性の高い電解水を多量に生成することができる。
本発明の電解水生成器において、前記アルカリ金属塩化物は、塩化ナトリウム及び塩化カリウムのうち少なくとも一方であることが好ましい。
電解水生成用電解質が塩化カリウムを含むことにより、生成した電解水の油汚れに対する洗浄性を高めることができる。また、病害予防などの目的で生成した電解水を農作物に散布することが可能になる。
電解水生成用電解質が塩化ナトリウムを含むことにより、電解水の生成コストを低減することができる。
本発明の電解水生成器において、前記水溶液が酸性となる物質は、塩化水素であることが好ましい。
このような構成によれば、塩化水素を電気分解し次亜塩素酸を生成することができ、電解水の有効塩素濃度を高くすることができる。
本発明の電解水生成器において、希釈部をさらに備え、前記希釈部は、前記電解部により生成した電解水を水で希釈することが好ましい。
このような構成によれば、電解部により生成した電解水を水で希釈し１０ｐｐｍ以上１００ｐｐｍ以下の有効塩素濃度を有する電解水を生成ことができるため、電解水の生成量を多くすることができる。また、希釈量を変えることにより電解水の濃度を容易に調整することができる。
本発明の電解水生成器において、攪拌部をさらに備え、前記攪拌部は、前記希釈部により希釈された電解水を攪拌することが好ましい。
このような構成によれば、電解水の濃度むらを小さくすることができ、生成する電解水の有効塩素濃度、ｐＨなどを安定化することができる。
本発明は、アルカリ金属塩化物と水溶液が酸性となる物質とを含む電解水生成用電解質も提供する。
本発明の電解水生成用電解質を用いると、ｐＨが６．５よりも大きく８．０よりも小さい電解水を生成することができる。また、有効塩素濃度が低くても殺菌効果の高い電解水を生成することができる。
本発明は、アルカリ金属塩化物と、水溶液が酸性となる物質とを含む電解水生成用電解質の水溶液を電気分解して生成した除菌用電解水であって、ｐＨが６．５よりも大きく８．０よりも小さい除菌用電解水も提供する。
本発明の除菌用電解水はほぼ中性であるため、電解水が肌に付着したとしても肌がダメージを受けることを抑制することができる。また、この除菌用電解水により衣類やタオルなどを除菌処理する場合、布を傷めることや色落ちを抑制することができる。さらに、ｐＨが６．５より大きいため、除菌用電解水から塩素ガスが発生することを抑制することができる。また、本発明の除菌用電解水は、有効塩素濃度が低くても高い除菌効果を有する。このことは、本発明者等が行った実験により実証された。
以下、図面を用いて本発明の一実施形態を説明する。図面や以下の記述中で示す構成は、例示であって、本発明の範囲は、図面や以下の記述中で示すものに限定されない。
第１実施形態
図１は第１実施形態の電解水生成器の概略断面図であり、図２は第１実施形態の電解水生成器の概略構成図である。
本実施形態の電解水生成器３０は、電解液供給部１０と、電解用電極対１を有する電解部５とを備え、電解液供給部１０は、電解水生成用電解質の水溶液を電解部５に供給するように設けられ、電解部５は、電解用電極対１により前記電解水生成用電解質の水溶液を電気分解し電解水を生成するように設けられ、前記電解水生成用電解質は、アルカリ金属塩化物と、水溶液が酸性となる物質とを含み、電解水生成器３０は、ｐＨが６．５よりも大きく８．０よりも小さい電解水を生成する。
以下、本実施形態の電解水生成器３０について説明する。
１．電解水、電解水生成器
電解水１８は、電気分解反応の反応生成物を含む水溶液である。また、電解水生成器３０は、この電解水１８を製造する装置である。
本実施形態では、電解水生成器３０は、次亜塩素酸（ＨＣｌＯ）、次亜塩素酸塩（ＮａＣｌＯ、ＫＣｌＯなど）及びアルカリ金属塩化物を含む電解水１８を生成する構成を有する。電解水生成器３０は、独立した装置であってもよく、他の装置に組み込まれた電解水１８を生成する部分であってもよい。例えば、洗濯機の場合、電解水生成器３０は、洗濯機に含まれる電解水１８を生成する部分であってもよい。
電解水生成器３０は、ｐＨが６．５よりも大きく８．０よりも小さい電解水１８、好ましくはｐＨが７．０以上７．５以下の電解水１８を生成する。このことにより、電解水１８の除菌効果を高くすることができる。電解水１８のｐＨを６．５より大きくすることにより除菌処理した衣類などの脱色や繊維の傷みを抑制することができる。また、電解水１８から塩素ガスが発生することを抑制することができる。
また、電解水１８のｐＨを８．０よりも小さくすることにより、電解水の除菌効果を高くすることができる。このことにより、低い有効塩素濃度で十分に除菌効果の高い電解水を生成することができる。また、電解水の生成コストを低減することができる。
電解水生成器３０は、有効塩素濃度が１０ppm以上１００ppm以下の電解水１８を生成することができる。また、電解水生成器３０は有効塩素濃度が２０ppm以上５０ppm以下の電解水１８を生成することができる。このことにより、除菌対象物の色落ちを抑制しながら除菌性を高めることができる。
電解水生成器３０により生成される電解水１８は、次亜塩素酸、次亜塩素酸塩（次亜塩素酸ナトリウム、次亜塩素酸カリウムなど）及びアルカリ金属塩化物（塩化ナトリウム、塩化カリウムなど）を含んでもよい。電解水１８が次亜塩素酸を含むことにより、電解水１８は高い除菌効果を有することができる。電解水１８が次亜塩素酸塩を含むことにより、電解水１８が有機汚れに対する洗浄性を有することができる。電解水１８がアルカリ金属塩化物を含むことにより、電解水１８が油汚れに対する洗浄性を有することができる。また繊維等の隙間への浸透性も向上するため、除菌洗浄性が向上する。また、電解水１８の除菌効果を向上させることができる。このように、電解水１８が次亜塩素酸、次亜塩素酸塩、アルカリ金属塩化物を含むことにより、電解水１８は、高い除菌効果および高い洗浄効果を有することができる。
電解水１８が次亜塩素酸、次亜塩素酸塩、アルカリ金属塩化物を含む場合、アルカリ金属塩化物の濃度が次亜塩素酸の濃度及び次亜塩素酸塩の濃度よりも高いことが好ましい。このことにより、次亜塩素酸、次亜塩素酸塩、アルカリ金属塩化物のそれぞれの特性及び相乗効果によって、洗濯用途として最も適した電解水となる。また、次亜塩素酸の濃度が次亜塩素酸塩の濃度よりも高いことが好ましい。また、次亜塩素酸と次亜塩素酸塩とを合わせた濃度よりもアルカリ金属塩化物の濃度が高いことが更に好ましい。この大小関係は、簡易的に有効塩素濃度≦塩化物濃度で評価することが可能である。
電解水１８に含まれるアルカリ金属イオンの実質的全部又は５０％以上をカリウムイオンとすることができる。このことにより、電解水１８の油汚れに対する洗浄性を高めることができる。
電解水１８に含まれるアルカリ金属イオンの実質的全部又は５０％以上をナトリウムイオンとすることができる。このことにより、電解水１８の生成コストを低減することができる。
なお、色落ちを抑制するために電解水の有効塩素濃度を１００ｐｐｍ以下、好ましくは５０ｐｐｍ以下とすることができるが、例えばステンレス製の器具等の色落ちや繊維の痛み等を考慮する必要がないものに対しては更に高濃度の電解水を用いる事ができる。ただし濃度が高すぎると生成後の濃度低下が速く濃度管理が難しかったり、塩素ガスの発生の恐れが生じるので1000ppm以下、好ましくは300ｐｐｍ以下の範囲で使用する事が好ましい。無論、完全密閉装置内で除菌洗浄を行う等の安全を確保できるのであればこの限りではなく、被洗浄物に適した範囲でどのような濃度で使用しても構わない。
電解水１８に含まれる次亜塩素酸（ＨＣｌＯ）と次亜塩素酸塩（ＮａＣｌＯ、ＫＣｌＯなど）との比率は１：９〜９：１とすることができ、好ましくは２：８〜５：５とすることができる。このことにより、電解水１８が除菌効果と漂白効果とをバランスよく有することができる。
次亜塩素酸（ＨＣｌＯ）の割合が高く次亜塩素酸の濃度が高い場合電解水は高い除菌性を有する。次亜塩素酸が９０％以上の微酸性の除菌水やこの除菌水を生成する機器が販売されている。しかし、この除菌水をそのまま衣類等やカーペット、床、壁等の除菌洗浄に用いると色落ちや繊維等の素材の痛みが激しい。
逆に、次亜塩素酸塩の比率の高い電解水は、除菌処理時間を長くしたり次亜塩素酸塩の濃度を高くする必要がある。処理時間を長くしたり次亜塩素酸塩の濃度を高くすることで、色落ちや繊維へのダメージが大きくなる。
従って、本実施形態の電解水生成器３０により生成される電解水１８は、次亜塩素酸と次亜塩素酸塩との比率を最適な値にすることで色落ちや繊維のダメージを既存の除菌水や市販の漂白剤水溶液以下にしながら除菌性を高めることができる。
２．電解液供給部、電解水生成用電解質
電解液供給部１０は、電解水生成用電解質１３の水溶液を電解部５に供給するように設けられる。このことにより、電解部５により電解水生成用電解質１３の水溶液を電解処理することができる。なお、電解水生成用電解質１３は、そのまま電解部５に供給することができる電解原液１２であってもよく、電解液の濃縮液であってもよく、粉末状の電解質であってもよい。
電解水生成用電解質１３は、アルカリ金属塩化物と、水溶液が酸性となる物質とを含む。アルカリ金属塩化物は、塩化ナトリウム又は塩化カリウムであることが好ましい。また、電解水生成用電解質１３は、塩化ナトリウムと塩化カリウムの両方を含んでもよい。
電解水生成用電解質１３がアルカリ金属塩化物を含むことにより、電解水生成器３０により生成される電解水が次亜塩素酸及び次亜塩素酸塩を含むことができ、電解水１８が殺菌効果を有することができる。また、アルカリ金属塩化物が電解されることにより生成されるアルカリ性物質により、電解水生成器３０により生成される電解水１８のｐＨを６．５よりも大きくすることができる。また、電解水生成用電解質１３がアルカリ金属塩化物を含むことにより、電解水１８がアルカリ金属塩化物を含むことができる。
電解水生成用電解質１３が塩化ナトリウムを含む場合、塩化ナトリウムは安価であるため、電解水の製造コストを低減することができる。電解水生成用電解質１３が塩化カリウムを含む場合、製造する電解水がカリウムイオンを含むことができる。このことにより、病害予防などの目的で電解水を農作物に散布することが可能になる。この場合、カリウムイオンを肥料として利用することが可能になる。
電解水生成用電解質１３が前記水溶液が酸性となる物質を含むことにより、電解水生成器３０により生成される電解水１８のｐＨを８．０よりも小さくすることができる。電解水生成用電解質１３に含まれる「水溶液が酸性となる物質」は、例えば、塩化水素（塩酸）、硫酸、硝酸、酢酸、クエン酸、フッ化水素（フッ化水素酸）などである。水溶液が酸性となる物質は、塩化水素とすることが好ましい。このことにより、塩化水素に含まれる塩素イオンから次亜塩素酸を生成することができ、生成する電解水の有効塩素濃度を高くすることができる。また、水溶液が酸性となる物質をクエン酸とすることができる。このことにより、電解水生成用電解質１３を固体のアルカリ金属塩化物と固体のクエン酸との混合粉末とすることができ、電解水生成用電解質１３の取り扱いを容易にすることができる。
電解液供給部１０は、図１に示した電解水生成器３０のように、電解水生成用電解質１３である電解原液１２を溜める電解液槽７と、電解原液１２を電解部５に供給するポンプ８とを備えることができる。この場合、電解液槽７には、アルカリ金属塩化物の濃度と、水溶液が酸性となる物質の濃度とが電解用に最適化された電解原液１２を溜めることができる。このことにより、有効塩素濃度が安定した電解水を効率よく製造することができる。また、濃度の安定した電解原液１２を電解部５に供給することができ、電解部５に含まれる電解用電極対１の電解能力が低下することを抑制することができる。また、電解原液１２は、生成する電解水のｐＨが６．５より大きく８．０よりも小さくなるような、アルカリ金属塩化物の濃度と水溶液が酸性となる物質の濃度とを有することができる。
例えば、電解原液１２が塩化ナトリウムと塩化水素（塩酸）とを含む場合、塩化ナトリウムの濃度は薄すぎると電解水生成効率が悪くなり、濃すぎると塩が析出しやすくなるので、塩化ナトリウムと塩酸の合計濃度を約１％以上約２３％以下とすることが好ましい。
また実験の結果、所望の中性領域を含むｐＨ制御と濃度制御を行うには、塩酸／塩化ナトリウムで表される割合を約１/２０以上約１/２以下にすると好ましい事が分かった。
電解部５で高濃度の次亜塩素酸類を含む電解水を生成し希釈する方式においては、希釈倍率を高めるためには電解部５で生成する電解水の次亜塩素酸類の濃度の濃度が高いほど原液の量が少なくなり好ましい。また電解部５内の次亜塩素酸類の濃度が高いほど原液の濃度を高くしなければ生成効率が低下する。しかし原液濃度が高すぎると、塩が析出や塩酸成分の揮発が発生により濃度変化を生じやすくなり実使用においては原液の管理の手間や、機器の故障を招く恐れが生じる。
したがって、実使用上好ましくは、アルカリ金属塩化物の濃度を約５％以上約１５％以下とし、塩化水素の濃度を約０．２５％以上５％以下とする。
ただし更に電解水の生成頻度が低く長期間原液の補充や交換がない事が想定される場合には、全体的に濃度を下げておくことは好ましく、アルカリ金属塩化物の濃度を約０．５％以上１０％以下とし、塩化水素の濃度を約０．２５％以上１．０％以下、とすることも可能である。具体的な濃度の決定は場合によるが、例えば必要な電解水の濃度が低ければ比較的原液も低い濃度でよく原液濃度も長期間安定するので好ましく、必要な濃度が高ければ電解効率と原液消費率の兼ね合いにより比較的高い濃度の方が好ましい。
鋭意検討した結果、例えばアルカリ金属塩化物濃度を約１０〜２０％とし、塩化水素濃度を約１％〜５％とすると少ない原液消費量で高濃度かつｐＨが中性付近（ｐＨ６．５〜８．０好ましくは７．０〜７．５）の電解水を生成する事が出来事を見出した。典型的にはアルカリ金属塩化物濃度を約２０〜１５％とし、塩化水素濃度を約１．５％とする事ができる。また、より安全性を重視して塩化水素濃度を１％以下とする事ができて、塩化水素濃度が１％の場合には塩化物濃度は約１６％とする事ができる。例えば、この原液を後述の電解部５に毎分５ｍｌ送液し例えば５Ａの電流で電解した後、毎分約５Ｌの水道水で希釈した所、ｐＨが約７の電解水を得る事ができた。この時の有効塩素濃度は約１５ｐｐｍであった。電解部５の具体例としては、電極面積が約２０平方センチメートル、電極間距離約３ミリメートルとした高電流密度で電解する事もできた。
この条件は非常に高倍率に希釈する事でき、原液消費量を少なくできるが、送液量が少ないために立ち上がりから電解水の濃度が安定するまで比較的時間（例えば数分）がかかる場合がある。多量の電解水が必要な場合は運転時間が数分以上かかるので特に問題はないが、非常に短時間の運転を間欠的に行う場合には、濃度バラつきが生じる恐れがある。その場合には、原液の塩化物濃度を下げて送液量を増やす事は好ましい。例えば塩化水素濃度を約０．３％、アルカリ金属塩化物濃度を約６％とし、送液量を例えば毎分約１５ｍｌに増やす事ができる。立ち上がりを早くする方法として、電解部５の電解槽の容量や電解槽出口から希釈部２０までの配管容量をできるだけ小さくする事は有効である。
このことにより、洗濯に適した電解水を効率よく生成することができる。なお、電解水生成用電解質１３に濃縮液を用いる場合、希釈後の電解部５に供給する電解液がこのような濃度を有すればよい。
本発明のようにｐＨが中性付近とする場合、希釈後の電解水のｐＨは、希釈水の元のｐＨに依存しやすい。希釈水に純水を用いる事もできるが、通常希釈水には水道水を用いるのが経済的で便利であるので、水道希釈後の電解水のｐＨはおおよそ水道水の基準値であるｐＨ5.8以上8.6以下の範囲となる。実際にはｐＨ７．０〜７．５程度の範囲である事が多い。希釈水がしばらく空気に触れる等で二酸化炭素が溶解した場合や、地下水ではｐＨが７以下となる場合がある。希釈水が極端に中性域から外れる場合は、希釈前の高濃度電解水のｐＨを調整し、希釈後の電解水を中性域にする。具体的には、希釈水のｐＨが低すぎる場合は、原液を電解する量（実効的な電解時間（原液送液量に反比例）もしくは電流量）を増やすか、原液に含まれる酸の量を減らすか、その両方を行う事で、電解部内に生成される高濃度電解水のｐＨを高くする。希釈水のｐＨが高すぎる場合は、原液を電解する量（実効的な電解時間もしくは電流量）を減らすか、原液に含まれる酸の量を増やすか、その両方を行う事で、電解部内に生成される高濃度電解水のｐＨを低くする。
塩化ナトリウムにかえて塩化カリウムを用いた場合もおおよそ同様の濃度範囲内で所望の電解水を生成可能であった。厳密にはナトリウムとカリウムの原子量の違いにより同一重量％でもモル数が異なるのでモル濃度に換算する事もできるが、電気伝導率が異なる等により電解効率の違いもあるので、完全に一致する訳でない。しかしながら境界条件の濃度に１〜２割程度の違いはあっても理想的な値は、同程度の濃度範囲を目安に適宜調整して原液を決める事ができる。またこの差異による電解部内の高濃度電解水のｐＨの差異は、希釈水により希釈されることで小さくなるため事実上、無視できるか、水道水等の希釈水のｐＨ変動に比べて小さいか、電解条件または原液送液量または両方の調整範囲内に収める事ができる。
電解部５に供給する電解液のアルカリ金属塩化物の濃度を高くすることにより、電解用電極対１間の電流密度を高くすることができ電解部５における電解効率を向上させることができる。また、電解用電極１の寿命特性を向上させることができる。また、高電流密度で電解処理を行うことができるため、電解用電極対１を小型化することが可能となる。電解部５に供給する電解液又は電解原液１２のアルカリ金属塩化物の濃度が２０％を超えると、アルカリ金属塩化物の析出などの問題が生じやすくなるため、アルカリ金属塩化物の濃度は２０％以下であることが好ましい。
なお、図１に示した電解水生成器３０では、ポンプ８により電解原液１２を電解部５に供給しているが、電解液槽７を電解部５よりも高い位置に配置し重力により電解原液１２を電解部５に供給してもよい。また、電解水希釈部２０を流れる希釈液の流れにより生じるベンチュリー効果を利用して電解原液１２を電解部５に供給してもよい。
発生する塩素ガスの溶解を促進するためには電解部５の圧力を高める事は好ましいが、液漏れの可能性も生じる。流出部１５までに塩素の次亜塩素酸への変換ができるのであれば、負圧にすることにより電解部５から高濃度の電解水やガスの漏出を抑制する事は好ましい。例えばベンチュリー効果等の吸引効果を利用する場合は、電解部５が負圧にする事は可能である。ただし、あまりに負圧になると塩素の次亜塩素酸への転換が阻害される可能性や多量の気泡の発生、極端な場合には水溶液の沸点低下によって沸騰などの問題が生じる。したがって、負圧にする場合には、ゲージ圧が−０．０３MPa以上０．００MPa以下の範囲内であることが好ましい。
３．電解部
電解部５は、陽極３及び陰極４を備える電解用電極対１を有する。また、電解用電極対１は、電解液供給部１０から供給された電解水生成用電解質１３の水溶液が陽極３と陰極４との間を流れるように設けることができ、また、陽極３と陰極４との間に電圧を印加できるように設けられる。このことにより、電解水生成用電解質１３の水溶液を電解処理することができ、次亜塩素酸、次亜塩素酸塩及びアルカリ金属塩化物を含む電解水を生成することができる。
例えば、電解部５における電解処理では、化学反応式（１）〜（３）のような陽極反応が進行し、化学反応式（４）のような陰極反応が進行すると考えられる。
２Ｃｌ-→Ｃｌ2＋２ｅ-・・・（１）
Ｃｌ2＋Ｈ2Ｏ→ＨＣｌ＋ＨＣｌＯ・・・（２）
Ｈ2Ｏ→１／２Ｏ2＋２Ｈ+＋２ｅ-・・・（３）
２Ｈ2Ｏ＋２ｅ-→Ｈ2＋２ＯＨ-・・・（４）
なお、アルカリ金属塩化物を含む水溶液を電気分解すると次亜塩素酸ナトリウム、次亜塩素酸カリウムなどの次亜塩素酸塩が生じ電解水１８がアルカリ性となる場合があるが、本実施形態では電解水生成用電解質１３が「水溶液が酸性となる物質」を含むため、電解水１８はほぼ中性となる。
電解部５は、電解液供給部１０から供給される水溶液が流入する流入口と、電解用電極対１による電解処理により生成された電解水１８が流出する流出口とを有することができる。このことにより、電解部５により連続的に電解水を製造することができる。この流出口から流出した電解水１８は、そのまま流出部１５から流出してもよく、電解水希釈部２０に流入してもよい。電解水１８をそのまま流出部１５から流出させる場合、電解部５は、ｐＨが６．５より大きく８．０よりも小さい電解水１８を生成する。電解水のｐＨは、電解水生成用電解質１３に含まれるアルカリ金属塩化物と水溶液が酸性となる物質の割合・濃度、電解部５に供給する水溶液の量、電解用電極対１の電力消費量などで調整することができる。
電解水１８を電解水希釈部２０により水で希釈する場合、電解部５により生成される電解水１８はｐＨが６．５以下であってもよく８以上であってもよいが、電解水希釈部２０により水で希釈され流出部１５にから流出する段階において電解水１８のｐＨが６．５より大きく８．０よりも小さくなるように調整される。
陽極３及び陰極４は、それぞれ板状とすることができ、陽極３と陰極４とが無隔膜で対向するように設けることができる。このことにより、電極間距離を短くすることができ、電解効率を向上させることができる。また、陽極３及び陰極４は、略平行で電極間距離が１ｍｍ〜５ｍｍの範囲内となるように配置することができる。
電解用電極対１は、一枚の陽極３と一枚の陰極４とが対向するように設けられてもよく、陽極３と陰極４とが交互に間隔をおいて積層されるように設けられてもよく、複数の電極が積層され中間の電極の一方の面が陽極３となり他方の面が陰極４となるように設けられてもよい。
また、電解用電極対１は、陽極３が上側となるように鉛直方向に対して傾斜して配置し、かつ、電解液供給部１０から供給された水溶液が陽極３と陰極４との間を下側から上側に向かって流れるように設けることができる。このことにより、陰極４で生じる気泡の浮上による流体の流れにより、陰極４付近の流体と陽極３付近の流体とを攪拌・混合することができ、陽極３における電極反応を促進することができる。このため、有効塩素濃度の高い電解水を生成することができる。
極端に送液量が少ない場合（具体的には電極間を液が通過するのに２０分程度もかかるような低流速）を除き、陰極が上側となるように傾斜すると傾斜角（鉛直方向に対する傾斜角、以下同じ）に応じて有効塩素濃度が低下する傾向を示し、陽極側を上側となるように傾斜すると有効塩素濃度は鉛直と同等か最大で１〜２割程度向上し、最大で５０度程度傾けても鉛直と同等の生成能力を示した。
また流出口付近の形状を図１のように屈曲構造にすると最大で８０度程度まで傾けても鉛直と同等の生成能力を示した。つまり流出口を従来のように電解部５の電極間の流れに沿う方向に出すのではなく、流れの方向を変化させ、かつ電極対を傾けた時に上方向に向くように流出口を設ける事が好ましい。図１では陽極側を上にして電極対を傾けるので陽極側に曲がった箇所に流出口が設けられる（図１では９０度曲がった箇所）事が好ましい。特に、電極対を４５度以上傾ける場合は、本形状にする事は好ましく、５０度以上８０度以下の範囲では本形状の方が、従来の出入り口構造の筐体で傾けるよりも有効塩素濃度が向上した。送液量が多い場合は優位性が小さくなっても陽極を上側にする方が陰極を上側にするよりも好ましい傾向は同じであった。
これにより、生成器全体の高さを低くする事が可能となる。従来の生成器は電解部の電極対をほぼ鉛直に設置していたため生成器全体を小型化しようとしても電解部の高さ以下にする事ができず設計上の制約になっていた。典型的には縦長のほぼ箱状または円柱状（楕円柱含む）であり、体積を最小にするべく設計した場合、底面の面積の値≦側面の射影図のうち最大の値、にならざるを得なかった。
例えば、単純には電極対を６０度傾ける事で、高さを約半分にする事が可能となる。また４５度以上傾ける事が可能なので、その他の構成要素に問題がなければ単純には従来の生成器を横倒しにするような形に設計する事も可能となる。つまり、電解部の電極対を底面の面積の値≧側面の射影図のうち最大の値、を満たすような生成器を実現できる。このような条件を満たす生成器は転倒の可能性が低く、安全である。また見方を変えると０〜８０度の大きな傾きを生成器に与えても性能を発揮できるので、水平面の確保が困難場所でも斜めにして使用する事も可能であり、利便性に優れる。
例えば、電解用電極対１は、チタン板からなる電極（Ｔｉ電極という）と、チタン板に酸化イリジウムを焼結法によりコーティングした電極（Ｉｒ被覆Ｔｉ電極という）とを含むことができる。また、Ｔｉ電極が陰極４となり、Ｉｒ被覆Ｔｉ電極が陽極３となるように電源回路と電解用電極対１とを接続することができる。
４．電解水希釈部、流出部
電解水希釈部２０は、電解部５により生成した電解水１８を水で希釈して流出部１５に供給するように設けられる。このことにより、１０ｐｐｍ以上１００ｐｐｍ以下の有効塩素濃度を有する電解水１８を生成することができ、この電解水１８を流出部１５から流出させることができる。また、流出部１５から流出する電解水１８のｐＨを６．５よりも大きく８．０よりも小さくなるように調整することができる。
また、電解水希釈部２０により電解部５により生成した電解水１８を水で希釈することにより、製造する電解水１８の量を多くすることができる。希釈に用いる水は例えば、水道水とすることができる。また、電解水希釈部２０を備えることにより、希釈する水の量を変えることにより、電解水１８の有効塩素濃度を容易に変えることができる。
なお、流出部１５とは、電解水生成器３０で生成した電解水１８を流出させる部分であり、電解水生成器３０と導水管とが接続された部分であってもよく、生成した電解水１８を外部に吐出する部分であってもよい。
電解水希釈部２０は、電解部５で生成した電解水１８の流れが希釈する水の流れに合流するように設けられてもよい。この場合、電解水希釈部２０は、実質的に水平方向に流れる水の流れに電解部５で生成した電解水１８の流れが合流するように設けることができる。このことにより、流出部１５から流出する電解水１８の有効塩素濃度を高くすることができる。また、電解水希釈部２０は、希釈する水の流れにより生じるベンチュリー効果により電解部５で生成した電解水１８が吸引されるように設けられてもよい。
また、電解水希釈部２０は、電解部５で生成した電解水１８及び希釈する水が流入する希釈槽において希釈するように設けられてもよい。
例えば、図１に示した電解水生成器３０では、蛇口から供給される水道水が電磁弁２２を介して流入し、電解水希釈部２０において電解部５により生成した電解水１８の流れが水道水の流れに合流するように設けられている。
５．攪拌部
電解水生成器３０は、攪拌部１９を備えることができる。図５（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ本実施形態の電解水生成器３０に含まれる攪拌部１９の概略断面図であり、図５（ｄ）は、攪拌部１９に含まれる気泡分割部３５の概略断面図である。図６（ａ）は、攪拌部１９の鉛直な断面の概略図である。図６（ｂ）〜（ｅ）は攪拌部１９を鉛直方向へ射影した概略図であり、図６（ａ）に示した攪拌部１９に含まれる流入口３２と流出口３３の水平方向における位置関係を示した図である。
攪拌部１９は、電解水希釈部２０により希釈された電解水１８が攪拌部１９に流入し、攪拌部１９から流出した電解水１８が流出部１５に供給されるように設けられる。このような攪拌部１９を備えることにより、流出部１５から流出する電解水のｐＨや有効塩素濃度を安定化することができ、安定した品質の電解水１８を生成することができる。攪拌部１９は、乱流が生じる水槽であってもよく、攪拌子を備えた攪拌槽であってもよい。
攪拌部１９には、電解部５及び希釈部２０で次亜塩素酸塩類に転換しきれなかった塩素ガスを含む電解水１９が流入するように設けることができ、この電解水１９を攪拌することにより塩素ガスを電解水に溶解させ次亜塩素酸類に転換させることができる。
特に原液のｐＨが比較的低い場合、電解部５で生成する次亜塩素酸濃度が高い場合、生成する電解水のｐＨが比較的低い場合、生成する電解水の濃度が高い場合、電解部５と希釈部２０の配管が比較的短い場合、希釈部２０から空間への放出ポイント（流出部１５または流出部１５にホース等の一連の配管が連結されている場合には、その連結された一連の配管の他方の開放端）までの距離が比較的短い場合等、塩素ガスが溶解、転換せずにそのまま空間に放出される恐れがある場合には、本発明の攪拌部１９を備える事が好ましい。
また、攪拌部１９は、電解部５で生成された電解水１８が流入する流入口３２と、攪拌部１９から電解水１８が流出する流出口３３とを備えてもよい。また、流出口３３は、気体が溜まりにくいように攪拌部１９の上部に設けられてもよい。また、流入口３２は流出口３３より下方に設けられてもよい。
攪拌部１９に流入する電解水１８に混合、溶解、反応させる事を期待していない目的外のガスが入っている場合は、むしろそのような目的外ガスを速やかに攪拌部１９外に放出した方が好ましい。このため、流出口３３は、図５（ａ）〜（ｃ）、図６（ａ）に示したように、攪拌部１９の上部に設けることが好ましい。このことにより、目的外ガスが攪拌部１９内に溜まるのを抑制することができ、攪拌部１９の攪拌機能が低下することを抑制することができる。
また、流入口３２と流出口３３の関係は、例えば、（１）流入口３２から流入する電解水１８の流束方向４０と流出口３３に向かう電解水１８の流束方向４２が非平行な関係、（２）鉛直方向への射影した場合に流束方向４０と流束方向４２とが重ならない関係、又は（３）流入口３２と流出口３３とを結ぶ線分上に障害物（障壁３７）を有する関係とすることができる。
このような構成であれば、攪拌部１９内の流れが複雑な乱流を形成することで、小型でも高効率に電解水と塩素ガスとを混合することができ、溶解、反応を促進する事ができる。上記（１）の関係としては、例えば、図５（ａ）（ｃ）、図６（ｂ）（ｃ）に示した攪拌部１９のような流入口３２と流出口３３との関係である。上記（２）の関係としては、例えば、図６（ｂ）〜（ｅ）に示した攪拌部１９のような流入口３２と流出口３３との関係である。上記（３）の関係としては、例えば、図５（ｂ）に示した攪拌部１９のような流入口３２と流出口３３との関係である。
上記の攪拌部１９によりガス貯留部や循環路を備える事無く非常にシンプルな構造で、気液の接触面積、接触時間を大きくしたり、運動量変化が大きいので局所的な気液界面の圧力を上げたり、気泡が再凝集して大きくなってもすぐに細かい気泡に分断する事ができる。これにより、効率的に、気液の、混合、溶解、反応などを起こす事ができる。
また、気体が攪拌部１９内に貯留されたり滞留したりする事を極力避ける事ができる。これにより貯留や滞留する気体の量の変化や、成分濃度の経時的な変化による、水中の成分濃度の変化、つまり濃度ばらつきを抑制する事ができる。また小型で滞留部が少ないので、攪拌部１９内の状態の時定数が小さく、立ち上がり、立下りが早い。これにより、ある流体を連続生成する装置、例えば電気分解により次亜塩素酸水を生成する装置で、頻繁に断続運転したり、特に一回当たりの運転時間が短かったりするような装置に用いれば効果が大きく、濃度バラつきの少ない装置にする事ができる。
例えば、電解部５において塩化物を含む水溶液を電気分解して次亜塩素酸類を生成する場合には、次亜塩素酸類を生成するために混合、溶解、反応させる必要のある塩素の他に水素が発生する。このような場合、水素分子が比較的水に溶解しにくい性質を持っているため直ちにガス化し、攪拌部１９が貯留部を有する構造では攪拌部１９中に水素ガスの割合が増える場合がある。攪拌部１９に水素ガスが溜まると、攪拌部１９の塩素ガスを電解水１８に溶解させるという機能が低下する。また、水素ガスは可燃性ガスであるので、何らかの不具合が生じて一気に放出した所にたまたま着火源があった場合に引火や最悪の場合、爆発の危険性がある。したがって、流出口３３は気体が溜まりにくいように攪拌部１９の上部に設け、攪拌部１９内の気体を随時開放空間に排出するようにしておけば、水素ガスは空気に比べて非常に軽いために直ちに空気により拡散希釈され爆発限界以下になり、引火の危険が少ない。また、随時放出されるために水と微量の水素ガスが断続的に放出されるため、放出口の極めて近い場所に着火源があって微量な水素ガスが燃えても次の瞬間に水が出てくるため燃焼は一瞬で終わり、実質的に火災や爆発の危険性は殆どなくなる。
流入口３２は攪拌部１９の少なくとも下半分に設けられ、下向きに電解水１８が流入するように設けられることが好ましい。このことにより、攪拌部１９内に下向きに流入した電解水１８が攪拌部１９内で反転上昇するので、流入口３２から流出口３３までに辿る気泡の経路を長くする事できる。また運動量変化が大きくなるので、気液ともに攪拌効果を大きくする事ができる。これにより、塩素ガスの電解水１８への混合、溶解、反応を促進する事ができる。
ここで攪拌部１９と攪拌部１９と連結される配管とは、流入口３２及び流出口３３で区別される。流出入口の定義は、通常の配管がその口径や断面積がほぼ一定である事を前提として、配管の口径または断面積とは異なる口径や断面積を有する空間との境界部と定義する事ができる。あるいは一定流量の液体を流した時の平均流速が配管部とは異なる流速となる境界部と定義する事ができる。例えば、配管の途中に意図的に内径の太い配管を挿入すれば、その連結部を流入出部とし前記太い配管部を攪拌部とみなす事ができる。
攪拌部１９は、流入口３２に気泡分割部３５を備えることが好ましい。気泡分割部３５は、例えば、図５（ａ）（ｃ）（ｄ）のように設けることができる。気泡分割部３５は、メッシュ状またはそれに類する形状を有する。流入口３２に気泡分割部３５を備えることにより、流入口３２から電解水１８と共に流入する気泡４５を細かく分割することができるため、気液界面の総表面積、つまり接触面積を増やすことができ、塩素ガスの溶解反応を促進することができる。また、気泡４５が下向きに押し出される構造によって気泡４５に圧力がかかり、気泡４５の溶解、反応を促進する事ができる。気泡分割部３５の形状としては、メッシュ形状、多数のパンチ穴が開いた形状、スリット形状等、様々な穴あき形状や、格子などの形状を取り得る。
更に、攪拌部１９は装置が停止時に水が滞留する構造にする事ができる。通常、水配管は雑菌の繁殖の懸念から水の滞留を極力なくすようにする事が常識である。しかし水を滞留させる事で、電解停止時に電解部に残った高濃度の次亜塩素酸水が、何らかの原因で希釈部２０へ流出してもそのまま配管を伝って高濃度次亜塩素酸水が空間に流出される事を防ぐ事ができる。無論、電解部５に高濃度次亜塩素酸が残らないように、電解せずに原液を供給し排出する事も可能であるが、原液の無駄が生じる。したがって、使用頻度が高いときは原液を無駄なく次亜塩素酸水に転換し、長期に停止する場合等には電解部５に高濃度次亜塩素酸水が残らないようにする事は好ましい。
６．制御システム
電解水生成器３０は、図２に示したような制御システムを有することができる。例えば、制御・電源回路が電解用電源回路、電圧計あるいは電流計、電解液槽の水位センサ、電磁弁２２、流出部１５から流出する電解水の流量計、操作・表示部と接続することができる。このことにより、電解水生成器３０の使用者が、操作・表示部により電解水生成器３０を操作したり電解水生成器３０の状態を確認したりすることができる。
安全装置として、上記各種計測機器やセンターを用いて自動停止やエラー表示を行う。本実施例では、電解部異常（具体的には定電流駆動の場合は電圧、定電圧駆動の場合は電流を検出）、希釈水異常（具体的には水量の検出、出口が開放端の場合は水圧の検出でも可）、原液の液切れ（具体的にはタンク内水位または重量の検出）の場合にエラー表示をし、自動停止する。
第２実施形態
図３は第２実施形態の電解水生成器３０の概略断面図である。第２実施形態では、電解液供給部１０が電解液希釈部２４を備えている。また、電解液槽７には、電解水生成用電解質１３である電解濃縮液１４を溜めている。そして、電解液供給部１０は、電解液希釈部２４において電解濃縮液１４を水道水で希釈し、適切な濃度の電解液を電解部５に供給している。
このような構成とすることにより、電解液槽７の容量を小さくすることができ、電解水生成器３０を小型化することができる。また、電解水生成用電解質の電解水生成器３０への補給が容易になる。
なお、第１実施形態についての説明は、矛盾がない限り第２実施形態についても当てはまる。
第３実施形態
図４は第３実施形態の電解水生成器３０の概略断面図である。第３実施形態では、電解液供給部１０が電解液調製部２５を備えている。電解液調製部２５は、電解水生成用電解質１３を投入可能に設けられている。電解液調製部２５に投入する電解水生成用電解質１３は、濃縮液または粉末とすることができる。粉末の電解水生成用電解質１３としては、例えば、塩化ナトリウム又は塩化カリウムとクエン酸との混合粉末である。
また、電解液調製部２５は、電解液調製部２５に水を供給できるように電磁弁２２と接続している。そして、電解液供給部１０は、電解液調製部２５において電解水生成用電解質１３を水で希釈する又は水に溶解することにより電解液を調製し、調製した電解液を電解部５へ供給するように設けられている。電解液調製部２５は、攪拌子を有し均質な電解液を調製できるように設けられてもよく、電解液調製部２５に流入する水の流れにより均質な電解液を調製できるように設けられてもよい。
このような構成によれば、電解水生成器３０が電解液槽７を備える必要がなく電解水生成器３０を小型化することができる。また、電解水生成器７を洗濯機などに組み込むことが可能になる。また、電解水生成用電解質１３の電解水生成器３０への供給が容易になる。
なお、第１実施形態についての説明は、矛盾がない限り第３実施形態についても当てはまる。
電解水生成実験１
図７（ａ）〜（ｄ）に示したような電解水生成器を作製して電解水を生成する実験を行った。（ａ）〜（ｄ）の電解水生成器は、電解水希釈部２０における水道水が流れる向き及び攪拌部１９の設置の有無について変化させている。電解部５に含まれる電解用電極対１には、チタン−ルテニウム電極対を用いた。電解部５に供給する電解液には、NaCl＋HClの混合水溶液を用い、電解部５への電解液供給量は、５ml/minとした。電解用電極対１には、６．２Ａの電流を流した。電解水希釈部２０を流れる水道水量は約５L/minとした。また、攪拌部１９には次の要件を満たすストレーナーの一部を用いた。攪拌部１９は、出口は気体が溜まりにくいように攪拌部１９の上部に設けられ、入口は出口と同じか下方に備え、入口と出口の関係は、入口の流束方向と出口の流束方向が非平行又は、鉛直方向への射影した場合に流束方向が重ならない又は、入口と出口とを結ぶ線分上に障害物を有する。
本実験で用いた攪拌部１９では、水道水で希釈された電解水が攪拌部１９の中ほどから主として横向きの流束方向で流入し、出口は攪拌部１９の上部に備え流束方向は、主として上向きの流束成分を有する。すなわち入口の流束方向と出口の流束方向が非平行である。
このような条件下で電解水を生成し、電解処理開始後１０分の電解水をサンプルとして採取し有効塩素濃度を測定した。また、生成した電解水の実測流量も測定した。
電解水生成実験１の測定結果を表１に示す。また攪拌部１９を設けた生成器(a)(c)で生成した電解水の有効塩素濃度は、生成器(b)(d)で生成した電解水の有効塩素濃度よりも大きいことがわかった。これは攪拌部１９を設けることにより塩素ガスが次亜塩素酸に変換される反応が進行したためと考えられる。また、希釈部２０において水道水を水平方向に流した生成器で生成した電解水の有効塩素濃度が、水道水を鉛直上向きに流した生成器で生成した電解水よりも高いことがわかった。この理由は定かではないが、液中で気泡は鉛直上向きに移動しようとする性質があるので、鉛直方向よりも水平方向に流れる水道水に対して抵抗になり易いと考えられる。そのため気泡に圧力が加わり易かったり、水流に乱れを生じやすかったりするために、未変換の塩素ガスが次亜塩素酸に変換しやすいためと考えられる。
水道水の流れを上方から下方にする事も考えられるが、この場合は水道水の水流が弱い場合には気泡が逆流する場合があり、気泡の蓄積等により水道水の流量変動や濃度変動が大きくなる恐れがある。
したがって、希釈部２０を流れた後の未変換塩素ガスが次亜塩素酸に変換されるまでの間の希釈水の流れは水平方向がよく、希釈部２０にできるだけ近い部分が水平方向の方が素早く変換されるので好ましい。よって、希釈部２０での水道水の流れが水平方向である事が最も好ましい。
念のためチタン―イリジウム電極対でも実験を行ったが同様の傾向を示した。
電解水生成実験２
図１に示したような電解水生成器３０を作製して電解水を生成する実験を行った。
電解部５に含まれる電解用電極対１には、陽極が酸化イリジウム膜を有するＴｉ板であり、陰極がＴｉ板である電極対を用いた。電解部５に供給する電解液には、NaCl＋HClの混合水溶液を用い、電解部５への電解液供給量は、２０ml/minとした。電解用電極対１には、上限電流６．２Ａの５Ｖ定電圧を印加した。電解水希釈部２０を流れる水道水量は約５L/minとした。また、攪拌部１９にはストレーナーの一部を用いた。本実験で用いた攪拌部１９では、水道水で希釈された電解水が攪拌部１９の中ほどに設けられた流入口３２から主として下向きの流束方向で流入し、流出口３３は攪拌部１９の上部に設けられ流出口３３に向かう流束方向は、主として上向きか横方向の流束成分を有する。すなわち流入口３２の流束方向と流出口３３の流束方向が非平行である。
なお、本実験では水道水の流量が多く流速が速いので途中で気泡だまりが実質的に生成されない。水道水の流速が遅く気泡だまりが生成される恐れがある場合には、希釈水の直前の管路の流束方向は水平または上向き又はその間の方向とし、その流速方向と同じ方向に攪拌部への入口を設けるとともに、出口は入口よりも上方かつ入口の流束方向と出口の流束方向が一致しないように構成するか、間に障害物を有するような構造にすればよい。例えば電解水生成実験１で用いた攪拌部はその構造要件を満たす。
このような条件下で電解水を生成し、３０秒ごとに電解水のサンプルを採取し有効塩素濃度及びｐＨを測定した。
電解水生成実験２の測定結果を図８(a)(b)に示す。また、図８(a)には、攪拌部１９を装着していない電解水生成器を用いて電解水を生成した場合の測定結果も併せて示しいている。なお、図８(a)の有効塩素濃度は、測定された有効塩素濃度を、有効塩素濃度の平均値で割った値で示している。
図８(a)に示したように、攪拌部１９を設けることにより、生成した電解水の有効塩素濃度のバラツキを抑制することができ安定化することができることがわかった。また、有効塩素濃度の立ち上がりを早くすることができた。また、図８(b)に示したように、生成した電解水のｐＨは、約6.8〜7.2で安定していることがわかった。特に電解初期で未電解原液成分が含まれやすい立ち上がりの１回目を除き、２回目以降、時間にして１分後以降はｐＨが約7.0〜7.2、３回目以降時間にして１．５分後以降はｐＨが７．１〜７．２と非常に安定している。従って、作製した電解水生成器では品質の安定した電解水を生成することができた。
除菌処理実験
電解水生成実験２で作製した電解水生成器３０を用いて、有効塩素濃度が20ppm〜600ppmの電解水（HCl+NaCl電解水(1)〜(5)）を生成した。電解水の生成条件は電解水希釈部２０を流れる水道水量を除いては電解水生成実験２と同様であり、電解水希釈部２０を流れる水道水量を変えることにより電解水の有効塩素濃度を調整した。また、以後に示した電解水の濃度及び漂白剤水溶液の濃度は、いずれも有効塩素濃度である。
生成した電解水１００ml中に５cm角の綿100%の布を入れ、スターラーで３、１０、３０分間攪拌し、布の除菌処理を行った。その後、除菌処理を施した布を１００mlの水道水で１分間すすぎ、すすぎ水を変えてもう一度布を１００mlの水道水で１分間すすいだ。この二回目のすすぎ水を採取し一般生菌の微生物検査を行った。微生物検査は、すすぎ水１mlを標準寒天培地に加え３日間室温で放置することにより一般生菌を培養し、発生した細菌コロニー数を算定した。また、除菌処理及びすすぎを行った布を乾燥させて反射率計などで退色の有無を調べた。
また、比較のために、除菌処理に用いる処理液を、水道水、20ppm〜1000ppmの市販漂白剤水溶液、50ppm〜600ppmのNaCl電解水に変えて同様の実験を行った。市販漂白剤には、家庭用塩素系漂白剤を用いた。また、NaCl電解水は、電解水生成実験２で作製した電解水生成器３０を用い、電解部５に供給する電解液を、酸を含まないNaCl水溶液として生成した電解水である。
除菌処理実験の結果を表２、図９〜１１に示す。表２には、除菌処理に用いた処理液の有効塩素濃度も示している。なお、処理液に水道水を用いた実験では、細菌コロニー数が多すぎて算定することができなかった。（「多数」と記載、他の表でも同様。）
また、図９は、HCl+NaCl電解水を用いた除菌処理実験における除菌処理時間と算定された細菌コロニー数との関係を示している。図１０は、市販漂白剤水溶液を用いた除菌処理実験における除菌処理時間と算定された細菌コロニー数との関係を示している。図１１は、NaCl電解水を用いた除菌処理実験における除菌処理時間と算定された細菌コロニー数との関係を示している。
除菌処理に用いたHCl+NaCl電解水のpHは約7.5であり、市販漂白剤水溶液のpHは約10〜11であり、NaCl電解水のpHは約9〜10であった。市販漂白剤水溶液は、次亜塩素酸ナトリウムと水酸化ナトリウムが主な溶質であるためアルカリ性になったと考えられる。NaCl電解水は、NaCl水溶液の電解処理により生じた次亜塩素酸ナトリウム及びNaClが主な溶質であるためアルカリ性になったと考えられる。HCl+NaCl電解水は、次亜塩素酸、次亜塩素酸ナトリウム、HCl及びNaClが主な溶質であるため、中性になったと考えられる。
図９に示すように、除菌処理に２０ppmのHCl+NaCl電解水を用いた場合、３分の処理時間でのコロニー数は、460であり、処理時間３０分でのコロニー数は、300であった。
これは、図１０に示した１４０ppmの市販漂白剤水溶液を用いた場合、図１１に示した１４０ppmのNaCl電解水を用いた場合と同程度のコロニー数である。従って、２０ppmのHCl+NaCl電解水は、１４０ppmの市販漂白剤水溶液及び１４０ppmのNaCl電解水と同程度の除菌性を有することがわかった。また、１４０ppm市販漂白剤水溶液で３０分間除菌処理した場合及び１４０ppmのNaCl電解水で１０、３０分間除菌処理した場合、被処理布に退色が認められたのに対し、２０ppmのHCl+NaCl電解水で除菌処理した場合、被処理布に退色は認められなかった。
また、図９に示すように、HCl+NaCl電解水を用いた場合、有効塩素濃度を高くしていくと、算定されるコロニー数は減少しており、５０ppm以上の有効塩素濃度のHCl+NaCl電解水で３０分間除菌処理した実験では、算定されたコロニー数が５０以下であった。また、有効塩素濃度が１００ppm以下のHCl+NaCl電解水を用いて除菌処理を行った場合、被処理布に退色が認められなかった。
従って、HCl+NaCl電解水は、１００ppm以下の低い有効塩素濃度で高い除菌性を有し、かつ、被処理布の退色を抑制できることがわかった。
洗濯実験１
電解水生成実験２で作製した電解水生成器３０をドラム式洗濯機に接続し、有効塩素濃度が５０ppmのHCl+NaCl電解水をすすぎ水に利用して、牛乳で一般生菌を培養したタオル半分ときれいなタオル６kgとを洗濯物として図１２（ａ）に示したような工程（２回すすぎ）で洗濯した。また、第１すすぎ排水および第２すすぎ排水を採取し一般生菌の微生物検査を行い、コロニー数を算定した。微生物検査の方法は、除菌処理実験と同様である。また、HCl+NaCl電解水の生成条件は電解水希釈部２０を流れる水道水量を除いては電解水生成実験２と同様であり、電解水希釈部２０を流れる水道水量を変えることにより電解水の有効塩素濃度を調整した。なお、洗い工程は、通常の洗濯と同じように洗い水に水道水を利用し市販の洗濯洗剤を入れて行った。給水時間を除く実質的な洗いの時間は、通常の洗濯と同様に洗浄対象物の重量に応じて変更し、６ｋｇ以上の洗浄対象物（本実験ではタオル）を投入した場合は１４分間とし、後述する洗濯実験２以降のように洗浄対象物が２ｋｇ未満では４分間として行った。
これらの実験条件は、以後の洗濯実験でも矛盾がない限り同じである。なお、洗濯実験での電解水はいずれもHCl+NaCl電解水である。
表３に洗濯１〜３の洗濯条件及び算定されたコロニー数を示す。
第１すすぎ排水のコロニー数は、洗濯２、３では共に０であったが、第２すすぎ排水のコロニー数は、洗濯３では１６であったのに対し洗濯２では１３１であった。従って、洗濯物が多い場合、電解水でのすすぎ時間を長くしたほうがよいことがわかった。
洗濯実験２
洗濯実験２では、牛乳で一般生菌を培養したタオル半分を洗濯物とし、図１２（ａ）に示したような工程で第１すすぎ水に５０ppm電解水を用い洗濯を行い、すすぎ排水の微生物検査を行った。また、水道水、市販の家庭用塩素系漂白剤水溶液をすすぎ水とした比較例の洗濯実験も行った。
表４に洗濯４〜８の洗濯条件及び算定されたコロニー数を示す。
第１すすぎ水に漂白剤水溶液を用いた洗濯５、６では、第１及び第２すすぎ排水のコロニー数は１００を超えたのに対し、第１すすぎ水に５０ppm電解水を用いた洗濯７、８では、第１すすぎ排水のコロニー数は共に０であり、第２すすぎ排水のコロニー数は洗濯７で２３であり、洗濯８で４であった。従って、５０ppm電解水は１００ppm漂白剤水溶液に比べ高い除菌性を有することがわかった。また、洗濯７では、第２すすぎ排水のコロニー数も少なかったため、洗濯物の量が少ないと２分間のすすぎでも十分に除菌できることがわかった。
洗濯実験３
洗濯実験３では、牛乳で一般生菌を培養したタオル半分を洗濯物として図１２（ａ）に示したような工程ですすぎ水に用いた電解水の有効塩素濃度及び第１すすぎ時間を変えて洗濯を行い、すすぎ排水の微生物検査を行った。また、水道水をすすぎ水とした比較例の洗濯実験も行った。
表５に洗濯９〜１７の洗濯条件及び算定されたコロニー数を示す。
５０ppm電解水を第１すすぎ水に用いた洗濯１０〜１３及び２０ppm電解水を第１すすぎ水に用いた洗濯１４〜１７では、第１すすぎ排水のコロニー数が０又は１であり、第２すすぎ排水のコロニー数が３０以下であった。従って、２０ppm電解水も十分に除菌性が高いことがわかった。また、２０ppm電解水は１００ppm漂白剤水溶液に比べ高い除菌性を有することがわかった。
洗濯実験４
洗濯実験４では、牛乳で一般生菌を培養したタオル半分を洗濯物として図１２（ｂ）に示したような工程（３回すすぎ）で第２すすぎ水に２０ppm電解水又は５０ppm電解水を用い第２すすぎ時間を変えて洗濯を行い、すすぎ排水の微生物検査を行った。また、水道水をすすぎ水とした比較例の洗濯実験も行った。
表６に洗濯１８〜２４の洗濯条件及び算定されたコロニー数を示す。
第２すすぎ水に５０ppm電解水を用いた洗濯１９〜２３では、第２及び第３すすぎ排水のコロニー数は２０以下であった。また、２０ppm電解水を用いた洗濯２４でも第３すすぎ水のコロニー数は４０以下であった。洗濯実験４から、電解水によるすすぎ工程の前に別のすすぎ工程を入れる効果はほとんどないことがわかった。従って、１回目のすすぎ工程を電解水で行うほうが洗濯コストを低減することができると考えられる。
洗濯実験５
洗濯実験５では、牛乳で一般生菌を培養したタオル半分を洗濯物として図１２（ａ）に示したような工程（２回すすぎ）で洗い水、第１すすぎ水に５０ppm電解水を用い洗濯を行い、洗い排水及びすすぎ排水の微生物検査を行った。また、比較例として洗い水に１００ppm漂白剤水溶液を用い洗濯及び微生物検査を行った。
図１２に記載の第１〜第３すすぎ段階は、脱水工程とすすぎ工程と排水工程とを含む。それぞれのすすぎ段階の中には、実際には何回かに分けて種々のすすぎが実施されることがある。例えば貯めすすぎの後に一旦すすぎを止めて補給水を注水し、そのあと注水しながらすすぎを行う事もある。これらは本明細書中では、１つのすすぎ段階に含まれるとし区別しない。完全な排水、通常は脱水によって一つのすすぎ段階が区別されるとする。
二槽式洗濯機のように洗濯槽と脱水槽が分離しており脱水工程を行う事が手間となる場合は、二槽式洗濯機で洗い工程と濯ぎ工程、各濯ぎ工程の間で通常行われる完全な排水によってすすぎの段階が区別されるものとする。ここで言う完全な排水とは、注水濯ぎ等の際に溢れる水の排水や、意図的に槽内に水を残すような排水は含まないという意味であり、意図せず槽内のくぼみや洗濯物の残る水までをも排するという意味はない。
表７に洗濯２５〜２８の洗濯条件及び算定されたコロニー数を示す。
洗い水に５０ppm電解水又は１００ppm漂白剤水溶液を用いた洗濯２５、２６では、洗い排水、第１及び第２すすぎ排水のコロニー数は、共に１００を超えていたが、洗い水に５０ppm電解水を用いた洗濯２５のほうがすすぎ排水のコロニー数が少なかった。従って、洗い工程においても１００ppm漂白剤水溶液よりも５０ppm電解水のほうが除菌性が高いことがわかった。しかし、第１すすぎ水に５０ppm電解水を用いた洗濯２７、２８のほうが洗濯２５よりもすすぎ排水のコロニー数が少なかったため、電解水はすすぎ水に使用したほうがよいことがわかった。
また、すすぎ工程に加えて洗い工程にも電解水を用いる事は可能である。洗い工程に水道水、市販漂白剤水溶液、電解水のうちどれかを用いるとすれば、市販塩素系漂白剤（次亜塩素酸ソーダ）または電解水を用いる事が好ましく、除菌性を優先するならば電解水が最も好ましい。
なお、洗い工程と電解水を用いたすすぎ工程の間の脱水工程は、通常の洗濯と同様か、よりしっかりと脱水する方が好ましい。例えば雑巾のように菌や汚れの多い物を洗浄する場合は、通常の条件で洗剤あるいは漂白剤を用いても洗い工程だけでは除菌しきれない事があり、洗い工程の後の洗濯水にも菌が多く含まれている。したがって、脱水が不十分な場合は洗濯水の水分及び洗濯水に含まれる菌が洗濯物などに残るため、電解水によるすすぎの時の電解水の除菌成分が、余分に消費されてしまい肝心の洗濯物の除菌が不十分になってしまう恐れがある。脱水をしっかりと行う事で、除菌が不十分になる可能性を低減できる。
また、すすぎ工程前の脱水工程後の洗濯物に水分が残っていると、特に繊維のように細かい隙間が多数あるような場合には電解水が洗濯物に染み込みにくくなり、布の繊維の奥についた菌が除菌しきれない恐れが生じる。したがって、電解水を供給する前の脱水は通常の脱水またはよりしっかりと脱水する事が好ましい。通常よりしっかり脱水するには、通常より脱水時間を長くする、より高速回転させて脱水する、その両方を組み合わせる等の方法で行う事ができる。送風や加熱により脱水を促進させる方法を用いる事も可能である。
また、電解水にＮａＣｌ成分を含む事は、洗濯物が極端に疎水性であったり、電解水のｐＨが低くかったりしない限り、洗濯物の細部への浸み込みを促進させ結果的に除菌を促進させる効果がある。洗濯物が疎水性であったり電解水がｐＨが低かったりする場合でも除菌性を低下させるような悪影響はないので、電解水にＮａＣｌ成分を含む事は好ましい。特に、衣類等の親水性の被洗浄物に対して、ｐＨが6.5以上の電解水にＮａＣｌを含む事は効果があり、ｐＨが7.0以上であれば更に効果が高く好ましい。
１： 電解用電極対 ３：陽極 ４：陰極 ５：電解部 ７：電解液槽 ８：ポンプ １０：電解液供給部 １２：電解原液 １３：電解水生成用電解質 １４：電解濃縮液 １５：流出部 １８：電解水 １９：攪拌部 ２０：電解水希釈部 ２２：電磁弁 ２４：電解液希釈部 ２５：電解液調製部 ３０：電解水生成器 ３２：流入口（攪拌部） ３３：流出口（攪拌部） ３５：気泡分割部 ３７：障壁 ４０：流入口から流入する電解水の流束方向 ４２：流出口に向かう電解水の流束方向 ４５：気泡

Claims (8)

  1. 電解液供給部と、陽極及び陰極からなる電解用電極対を有する電解部とを備え、
    前記電解液供給部は、電解水生成用電解質の水溶液を前記電解部に供給するように設けられ、
    前記電解部は、前記電解用電極対により前記電解水生成用電解質の水溶液を電気分解し電解水を生成するように設けられ、
    前記電解用電極対は、前記陽極が上側となるように鉛直方向に対して０度より大きく８０度以下に傾斜して配置され、かつ、前記電解液供給部から供給された水溶液が前記陽極と前記陰極との間を下側から上側に向かって流れるように設けられ、
    前記電解水生成用電解質は、アルカリ金属塩化物と、水溶液が酸性となる物質とを含むことを特徴とする電解水生成器。
  2. １０ｐｐｍ以上１００ｐｐｍ以下の有効塩素濃度を有する電解水を生成する請求項１に記載の電解水生成器。
  3. 前記アルカリ金属塩化物は、塩化ナトリウム及び塩化カリウムのうち少なくとも一方である請求項１又は２に記載の電解水生成器。
  4. 前記水溶液が酸性となる物質は、塩化水素である請求項１〜３のいずれか１つに記載の電解水生成器。
  5. 電解液供給部と、陽極及び陰極からなる電解用電極対を有する電解部と、希釈部とを備え、
    前記電解液供給部は、電解水生成用電解質の水溶液を前記電解部の少なくとも半分より下方から前記電解部に供給するように設けられ、
    前記電解部は、前記電解用電極対により前記電解水生成用電解質の水溶液を電気分解し電解水を生成するとともに、生成した電解水が前記電解部の少なくとも半分より上方から流出するように設けられ、
    前記電解用電極対は、前記陽極が上側となるように鉛直方向に対して０度より大きく８０度以下に傾斜して配置され、かつ、前記電解液供給部から供給された水溶液が前記陽極と前記陰極との間を下側から上側に向かって流れるように設けられ、
    前記希釈部は、前記電解部から流出した電解水と水とを混合するように設けられ、
    前記希釈部は実質的に水平方向に流れる水の流れに前記電解水の流れが合流するように設けられるか、又は前記希釈部により希釈された電解水の流れる配管は、少なくとも水平方向に伸びる配管の方が鉛直方向に伸びる配管よりも長い事を特徴とする電解水生成器。
  6. 電解液供給部と、陽極及び陰極からなる電解用電極対を有する電解部と、攪拌部とを備え、
    前記電解液供給部は、電解水生成用電解質の水溶液を前記電解部に供給するように設けられ、
    前記電解部は、前記電解用電極対により前記電解水生成用電解質の水溶液を電気分解し電解水を生成するように設けられ、
    前記電解用電極対は、前記陽極が上側となるように鉛直方向に対して０度より大きく８０度以下に傾斜して配置され、かつ、前記電解液供給部から供給された水溶液が前記陽極と前記陰極との間を下側から上側に向かって流れるように設けられ、
    前記攪拌部は、前記電解部で生成された電解水が流入する流入口と、前記攪拌部から電解水が流出する流出口とを備え、
    前記流出口は、気体が溜まりにくいように前記攪拌部の上部に設けられ、
    前記流入口は前記流出口より下方に設けられ、
    前記流入口と前記流出口の関係は、前記流入口から流入する電解水の流束方向と前記流出口に向かう電解水の流束方向が非平行である又は鉛直方向への射影した場合にこれらの流束方向が重ならない又は前記流入口と前記流出口とを結ぶ線分上に障害物を有する事を特徴とする電解水生成器。
  7. 請求項１〜６のいずれか１つに記載の電解水生成器を備えた洗浄機であって、
    前記洗浄機は、汚れを洗浄する洗い工程と、前記電解水生成器により生成された電解水を用いて除菌洗浄する除菌洗浄工程と、すすぎ工程とを行うように設けられ、
    前記除菌洗浄工程は、前記洗い工程の後の脱水を行う工程と、前記除菌洗浄工程で用いた水を排水及び脱水を行ったのちに行われる前記すすぎ工程との間に行われることを特徴とする洗浄機。
  8. 前記電解水は、アルカリ金属塩化物、次亜塩素酸及び次亜塩素酸塩を含み、かつ、有効塩素濃度が２０ｐｐｍ以上５０ｐｐｍ以下であり、
    前記除菌洗浄工程を２分以上３０分以下行うように設けられた請求項７に記載の洗浄機。
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