JP7271612B2 - 電解水生成装置および電解水生成方法 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、電解水生成装置および電解水生成方法に関する。

近年、水を電解して様々な機能を付与した電解水が知られている。例えば、殺菌除臭の機能を有する電解水として次亜塩素酸水を生成し、あるいは、飲料や洗浄防錆の機能を有する電解水としてアルカリイオン水を生成する電解水生成装置が提案されている。このような電解水生成装置は、１対の電極を１つの部屋に備えた１室型電解セル、１対の電極の間に１つの隔膜を設けて陽極室と陰極室に区切られた２室型電解セル、あるいは、１対の電極の間に２つの隔膜を設け、陽極室と陰極室の間に２つの隔膜で区切られた電解液室を備えた３室型電解セルなどを用いている。電解水生成装置は、電解液中あるいは水中の電解質を電解して得た電解生成物により、様々な機能を付与した電解水を生成している。

電解質としては、水に含まれるイオン成分以外にも故意に添加した塩化物、酸化物、アルカリ塩、炭酸塩、有機酸などがある。例えば、１室型電解セルでは、電解質を含んだ電解液を供給し、これを電解して電解生成物を生成して排出する。２室型電解セルでは、電解液を２室の両方あるいは一方に供給し、電解生成物として陽極生成物と陰極生成物を分離して２室から排出する。３室型電解セルでは、電解液を中央の電解液室だけに供給し、陽極生成物および陰極生成物を電解質から分離した形態で、陽極室および陰極室から排出する。
これらの電解水生成装置では、電解セルに水や電解液を流水しながら電解する流水式が一般的である。また、溜めた水を静水状態のまま電解するバッチ式の電解水生成装置もあり、用途にあわせて使い分けされている。

特許第３７９８４８６号公報 特許第３２９２９３０号公報 特許第３７１６０４２号公報 特許第３５００１７３号公報 特開２０１７－１７０３０６号公報

上述した電解水生成装置で次亜塩素酸水を生成する場合、生成された次亜塩素酸水は基本的に酸性である。しかしながら、次亜塩素酸水は、酸性が強く塩分（塩素イオン濃度）が濃いほど塩素ガスを発生しやすい。また、ｐＨ８を超えるアルカリ性では、次亜塩素酸は次亜塩素酸イオンへと変わってしまい、殺菌能力が低下する。
この発明の実施形態の課題は、生成する次亜塩素酸水のｐＨを中性付近に制御可能な電解水生成装置および電解水生成方法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、電解液を収納する電解液室と、それぞれ隔膜を介して前記電解液室に対向する陽極および陰極が設けられた電極室と、前記電解液室に設けられ前記隔膜を介して前記陽極に対向する第２陰極と、前記陽極、前記陰極および前記第２陰極に給電する給電部と、前記電解液を電解することで得られる陽極生成水と陰極生成水を混合して混合生成水とする生成水混合部と、を備え、前記陽極および前記陰極は、それぞれ複数の透孔が形成された板状の電極であり、電極の面積における複数の透孔が占める割合を開口率とした場合、前記陰極は、前記陽極の開口率よりも低い開口率を有し、前記給電部は、前記陰極および前記第２陰極への通電比率を調整し、前記混合生成水のｐＨを調整するｐＨ調整機構を有している。

図１は、第１の実施形態に係る流水式の電解水生成装置を概略的に示す図。 図２は、ｐＨ変化要因となる電解セル内のイオンの移動状態を概略的に示す図。 図３は、第１例に係るｐＨ制御構造を有する電解セルの概略図。 図４は、第２例に係るｐＨ制御構造を有する電解セルの概略図。 図５は、第３例に係るｐＨ制御構造を有する電解セルの概略図。 図６は、第１の実施形態に係る電解水生成装置における、陰極マスキング率に対する生成水ｐＨ制御の実験結果を示す図。 図７は、開口率（マスキング率）の異なる複数のマスクを概略的に示す図。 図８は、第２の実施形態に係るバッチ式の電解水生成装置の断面図。 図９は、第２の実施形態に係る電解水生成装置における、陰極マスキング率に対する生成水ｐＨ制御の実験結果を示す図。 図１０は、開口率（マスキング率）の異なる複数のマスクを概略的に示す図。 図１１は、第２の実施形態に係る電解水生成装置における、陰極の遮蔽率に対する生成水ｐＨ制御の実験結果を示す図。 図１２は、陰極の遮蔽率と生成水ｐＨとの関係を示す図。 図１３は、遮蔽率の異なる複数の陰極を概略的に示す図。 図１４は、第３の実施形態に係る電解水生成装置を概略的に示す図。 図１５は、第３の実施形態に係る電解水生成装置において、第２陰極の通電比率と生成水の水質との関係を示す図。 図１６は、第４の実施形態に係る電解水生成装置を概略的に示す図。 図１７は、第４の実施形態に係る電解水生成装置における電極配列構造を示す側面図。 図１８は、第４の実施形態に係る電解水生成装置における他の電極配列構造を示す側面図。 図１９は、第５の実施形態に係る電解水生成装置を概略的に示す図。 図２０は、第６の実施形態に係る電解水生成装置を概略的に示す図。 図２１は、第７の実施形態に係る電解水生成装置を概略的に示す図。

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の実施形態に係る流水式の電解水生成装置を概略的に示す図である。本実施形態では、電解水生成装置１０は、所謂３室型の電解槽（電解セル）１１を用いている。電解槽１１は、偏平な矩形箱状に形成され、その内部は、第１隔膜（陽極側隔膜、陰イオン交換膜）１６および第２隔膜（陰極側隔膜、陽イオン交換膜）１８により、２枚の隔膜間に規定された中間室（電解液室）１５ａと、中間室１５ａの両側に位置する陽極室１５ｂおよび陰極室１５ｃとの３室に仕切られている。陽極室１５ｂ内に陽極１４が設けられ、第１隔膜１６に対向している。陰極室１５ｃ内に陰極２０が設けられ、第２隔膜１８に対向している。陽極１４および陰極２０は、ほぼ等しい大きさの矩形板状に形成され、中間室１５ａおよび第１、第２隔膜１６、１８を間に挟んで、互いに対向している。陽極１４および陰極２０は、それぞれ多数の透孔が形成された金属板で構成されている。

電解水生成装置１０は、電解槽１１の中間室１５ａに電解液、例えば、塩水を供給する電解液供給部１９と、陽極室１５ｂおよび陰極室１５ｃに電解原水、例えば、水を供給する給水部２１と、陽極１４および陰極２０に正電圧および負電圧をそれぞれ印加する電源（給電部）２３と、を備えている。

電解液供給部１９は、電解液として塩水を貯溜した塩水タンク（電解液タンク）２５と、塩水タンク２５から中間室１５ａの下部に塩水を導く供給配管１９ａと、供給配管１９ａ中に設けられた送液ポンプ２９と、中間室１５ａ内を流れた電解液を中間室１５ａの上部から排水する排水配管１９ｂと、を備えている。
給水部２１は、水を供給する図示しない給水源と、給水源から陽極室１５ｂおよび陰極室１５ｃの下部に水を導く給水配管２１ａと、陽極室１５ｂを流れた水を陽極室１５ｂの上部から排出する第１排水配管２１ｂと、陰極室１５ｃを流れた水を陰極室１５ｃの上部から排出する第２排水配管２１ｃと、を備えている。第１排水配管２１ｂは、第２排水配管２１ｃの中途部に接続されている。これにより、第１排水配管２１ｂから排水される陽極生成水と第２排水配管２１ｃから排水される陰極生成水とが混合され、混合生成水として排水される。このように、第１排水配管２１ｂおよび第２排水配管２１ｃは、生成水を混合して排水する生成水混合部３４を構成している。本実施形態において、排水される混合生成水は、中性付近にｐＨ制御した次亜塩素酸水である。
その他、各配管に開閉バルブ２８あるいは流量調整弁を設けてもよい。

上記のように構成された電解水生成装置により、実際に塩水を電解して酸性水（次亜塩素酸および塩酸）とアルカリ性水（水酸化ナトリウム）を生成する動作について説明する。
図１に示すように、送液ポンプ２９を作動させ、塩水タンク２５から電解槽１１の中間室１５ａに塩水を供給する。また、給水設備から陽極室１５ｂおよび陰極室１５ｃに水を給水する。
電源２４ａから正電圧および負電圧を陽極１４および陰極２０にそれぞれ印加する。中間室１５ａへ流入した塩水中に電離しているナトリウムイオンは、陰極２０に引き寄せられ、第２隔膜１８を通過して、陰極室１５ｃへ流入する。そして、陰極室１５ｃにおいて、陰極２０で水が電気分解されて水素ガスと水酸化ナトリウム水溶液が生成される。生成された水酸化ナトリウム水溶液および水素ガスは、陰極室１５ｃから第２排水配管２１ｃに流出する。

また、中間室１５ａ内の塩水中に電離している塩素イオンは、陽極１４に引き寄せられ、第１隔膜１６を通過して、陽極室１５ｂへ流入する。そして、陽極１４にて塩素イオンが還元され塩素ガスが発生する。その後、塩素ガスは陽極室１５ｂ内で水と反応して次亜塩素酸と塩酸を生じる。このようにして生成された酸性水（次亜塩素酸水および塩酸）は、陽極室１５ｂから第１排水配管２１ｂを通って流出する。酸性水とアルカリ性水とは生成水混合部３４で混合され、ｐＨ８以下の次亜塩素酸水として排水される。

図２は、生成水ｐＨ変化要因とｐＨ制御原理を模式的に示す図である。
図示のように、３室型の電解槽方式では、電解液は中間室１５ａに隔離され、陽極１４および陰極２０は、第１隔膜１６および第２隔膜１８を介して基本的に電解液の無い水中に置かれている。このため、隔膜を通過した電解質が希薄にならないように、陽極１４および陰極２０は、それぞれ第１隔膜１６および第２隔膜１８に近接して設置される。また、各電極には生成成分を取り出すために複数の孔（開口）が設けられている。これらの電極の開口は、例えば、パンチング加工による孔、エキスパンド加工による網目で構成される。

陽極１４および陰極２０に電流を流すと、電荷量に応じて、電解液中の塩素イオン（Ｃｌ－）が陽極１４まで移動し、電解液中のナトリウムイオン（Ｎａ+）が陰極２０まで移動する。陽極１４に到達した塩素イオンは、以下の反応により半分が次亜塩素酸に代わり、残り半分が塩酸としてＣｌ－のまま残る。
２・Ｃｌ－＋２ｅ⇒Ｃｌ２
Ｃｌ２＋Ｈ２Ｏ⇒ＨＣｌＯ＋ＨＣｌ
陰極２０に到達したナトリウムイオンは以下の反応により全量が水酸化ナトリウムとしてＮａ＋のまま残る。
２・Ｈ２Ｏ＋２Ｎａ＋⇒２ｅ＋Ｈ２＋２・ＮａＯＨ

しかしながら、３室型の電解水生成装置では、これらの電極生成物は、電極の隔膜側で局所的に生成されるため、電極と隔膜との間を縫って生成水として取り出されにくい構造となっている。電荷量と消費電解質量の差分から、電解質の一部が第１隔膜あるいは第２隔膜を介して、中間室１５ａに戻っていることが確認された。電解質の戻り量は、第１隔膜および第２隔膜の透過率にも依存するが、概ね電解電流の電荷量に対して５～５０％にもなる。
また、陽極生成水と陰極生成水とを混合した場合、上述したように塩酸の方が水酸化ナトリウムより生成量が少ないため、混合生成水はｐＨ８～９程度のアルカリ性となる。

そこで、本実施形態に係る電解水生成装置は、中間室１５ａに戻る電解質量を積極的に調整し、混合生成水のｐＨを次亜塩素酸イオンとならないｐＨ８以下に制御する構成としている。
図３は、制御構造の第１例を概略的に示す図である。
第１例では、電解槽１１は、陰極２０に対向して設けられたマスク３２を備えている。マスク３２は、例えば、複数の透孔を有する樹脂シートで構成している。マスク３２は、陰極２０の第２隔膜１８と反対側の面に重ねて配置されている。マスク３２には、陰極２０の透孔よりも粗い間隔で複数の透孔が空いている。マスク３２の非透孔部で陰極２０を覆う割合をマスキング率とし、あるいは、マスク３２の面積における複数の透孔が占める割合をマスク３２の開口率とする。
上記マスク３２で陰極２０の少なくとも一部を覆うことにより、ナトリウムイオン（Ｎａ+）の透過量が低減し、逆に、ナトリウムイオンの中間室１５ａへの戻り量が増加する。これにより、陰極生成水のアルカリ度が低下し、逆に、中間室１５ａの電解後の塩水のアルカリ度が増大する。従って、マスク３２のマスキング率あるいは開口率を調整することにより、陰極生成水のアルカリ度を適時低下させ、混合生成水を中性（ｐＨ８以下）に制御することができる。

図６は、本実施形態の電解水生成装置１０において、図３に示したマスキング構造で、マスク３２のマスキング率と混合生成水のｐＨとの関係を示す図、図７は、マスキング率の異なる複数のマスクを概略的に示す図である。
図７に示すように、例えば、マスキング率が５７．２％、８６．５％、９５．９％の３種類のマスク３２を用意し、これらのマスク３２を用いて、マスキング率と混合生成水のｐＨとの関係を測定した。図６から分かるように、マスキング率の増加に応じて、混合生成水のｐＨが低下していき、マスキング率が２０％以上で、混合生成水のｐＨが８以下となる。マスキング率を５０％程度とすることにより、中性次亜塩素酸水を生成できることがわかる。
なお、マスク３２の形状は、図示の円形に限定されることなく、他の種々の形状を採用可能である。

図４は、制御構造の第２例を概略的に示す図である。
第２例では、陰極２０の透孔を間引いて陽極１４よりも透孔と透孔との間隔を大きくしている。陽極１４および陰極２０は、それぞれ多数の透孔が形成された矩形状の金属板で形成されている。一例では、陽極１４および陰極２０は、同一寸法としている。陰極２０の透孔の数、および大きさは、陽極１４の透孔よりも少なく、あるいは小さく形成され、その結果、陰極２０の開口率は陽極１４の開口率よりも低くなっている。更に、陽極１４の開口パターンの精細度（孔の間隔）より陰極２０の開口パターンの精細度の方が粗く（大きく）している。
上記のように、陰極２０の透孔を間引いて遮蔽された領域を大きくすることにより、ナトリウムイオン（Ｎａ+）の透過量が低減し、逆に、ナトリウムイオンの中間室１５ａへの戻り量が増加する。これにより、アルカリ性水のアルカリ度が減少し、その分、中間室１５ａの電解後のアルカリ度が増加する。従って、陰極２０の開口率（遮蔽率）を上記のように調整することにより、混合生成水を中性（ｐＨ８以下）に制御することができる。

図５は、制御構造の第３例を概略的に示す図である。
第３例では、電解槽１１は、陽極１４と第１隔膜１６との間に設けられたスペーサ３０を備えている。スペーサ３０は、透水性を有するスペーサであり、例えば、多数の透孔を有するシート状のスペーサ、あるいは、格子状に形成されたスペーサを用いることができる。スペーサ３０の厚さは、０．２～０．３ｍｍ程度に形成されている。
スペーサ３０を設けることにより、陽極１４と第１隔膜１６との間隔が、陰極２０と第２隔膜１８との間隔よりも広くなる。そのため、第１隔膜１６および陽極１４を透過する塩素イオン（Ｃｌ－）の量が増大し、相対的に、塩素イオンの戻り量が減少する。これにより、塩酸の生成量を増加させ、混合生成水を中性（ｐＨ８以下）に制御することができる。
その他の制御構造として、陽極１４の面積（反応面積）を陰極２０の面積よりも大きく形成する構造も可能である。
以上のことから、第１の実施形態によれば、生成する次亜塩素酸水のｐＨを中性付近に制御可能な電解水生成装置が得られる。

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。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あるいは簡略化し、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８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。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変える、バッチ式あるいはポット型の電解水生成装置として構成されている。本実施形態の電解水生成装置は、前述の図３に示した陰極マスキング構造によりｐＨを制御する構成としている。
図８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）１１２と、生成水容器１１２の上端開口に脱着自在に装着され、生成水容器１１２内に支持および配置される電極ユニット１１６と、電極ユニット１１６の電極に電解電力を供給する給電部１３０と、を備えている。給電部１３０は、図示しない直流電源に接続されている。なお、給電部１３０は、定電圧を供給する電池等で構成してもよい。

生成水容器１１２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ガラスや樹脂により形成され、円錐台状に形成されている。生成水容器１１２は、上端開口１１２ａ有している。生成水容器１１２は、例えば、１Ｌの水を収容可能な容量に形成されている。

電極ユニット１１６は、円板形状に形成された支持体（蓋体）１１４と、支持体に支持され、支持体と同軸的に位置するほぼ円筒形状の筐体１１８と、を備えている。
支持体１１４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１１４は、生成水容器１１２の上端開口１１２ａに脱着自在に装着され、この上端開口１１２ａを閉塞する蓋体としても機能する。支持体１１４の中央部に、電解液を注入するための注入口１１４ａが形成されている。更に、支持体１１４は、この支持体の下面から延出する注入管１１４ｂを一体に有し、この注入管１１４ｂは注入口１１４ａに連通している。

筐体１１８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。筐体１１８は、中間室（電解液室）１２０を形成する中間フレーム１２１と、陰極室１２２を形成する陰極ケース１２４と、陽極室１２６を形成する陽極ケース１２８と、を有している。中間フレーム１２１の両側に陰極ケース１２４および陽極ケース１２８が接合され、筐体１１８は、全体として円筒形状をなしている。

中間室１２０の一方の開口を塞ぐように矩形状の第１隔膜１３２ａが設けられ、中間室１２０の他方の開口を塞ぐように矩形状の第２隔膜１３２ｂが設けられている。第１隔膜１３２ａおよび第２隔膜１３２ｂは、互いに対向している。これにより、中間室１２０は、第１隔膜１３２ａおよび第２隔膜１３２ｂの間に仕切られている。中間室１２０と陽極室１２６（生成水容器１２内部）との間は第１隔膜１３２ａにより仕切られ、中間室１２０と陰極室１２２との間は、第２隔膜１３２ｂにより仕切られている。中間室１２０は、例えば、１０ｍＬの容量に形成されている。中間室１２０の上端は注入管１１４ｂに連通している。

第１隔膜１３２ａの外側に、矩形板状の陽極１３４ａが隣接、対向して設けられている。陽極１３４ａは陽極室１２６内に位置している。第２隔膜１３２ｂの外側に矩形板状の陰極１３４ｂが隣接、対向して設けられている。陰極１３４ｂは陰極室１２２内に位置している。陽極１３４ａおよび陰極１３４ｂは、第１および第２隔膜１３２ａ、１３２ｂ、並びに中間室１２０を間に挟んで、互いに対向している。陽極１３４ａおよび陰極１３４ｂは、接続端子および配線を介して、給電部１３０に電気的に接続されている。

陰極室１２２は、例えば、２０ｍＬ程度の容量に形成されている。陰極ケース１２４の壁部に複数の排水口１２４ａが形成されている。陰極室１２２は、これらの排水口１２４ａを介して生成水容器１１２の内部に連通している。また、陰極ケース１２４の上端部に、陰極室１２２内で発生するガスを排気するための排気口１２４ｂが形成されている。
陽極室１２６は、例えば、２０ｍＬ程度の容量に形成されている。陽極ケース１２８の壁部に複数の排水口１２８ａが形成されている。陽極室１２６は、これらの排水口１２８ａを介して生成水容器１１２の内部に連通している。陽極ケース１２８の上端部に、陽極室１２６内で発生するガスを排気するための排気口１２８ｂが形成されている。
上記のように陰極室１２２および陽極室１２６は、生成水容器１１２内に開放した構造となっているため、生成水容器１１２の内部は、陰極生成水と陽極生成水とを混合する生成水混合部を構成している。

以上のように構成された電解水生成装置１０により生成水を生成する場合、電極ユニット１１６を取外した状態で、生成水容器１１２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、塩水を、注入口１１４ａから電極ユニット１１６の中間室１２０に注水する。約１０ｍＬの塩水を注入し、中間室１２０を塩水で満たす。
次いで、図８に示すように、塩水が注入された電極ユニット１１６を生成水容器１２内に挿入し、支持体１１４を生成水容器１１２の上端開口１１２ａに嵌合する。これにより、電極ユニット１１６が生成水容器１１２に装着され、生成水容器１１２内の水に浸漬される。生成水容器１１２内の水の一部は、陰極ケース１２４の排水口１２４ａから陰極室１２２に流入し、約２０ｍＬの水が陰極室１２２に充填される。また、生成水容器１１２内の水の一部は、陽極ケース１２８の複数の排水口１２８ａから陽極室１２６に流入し、約２０ｍＬの水が陰極室１２２に充填される。

以上の状態で、給電部１３０から陽極１３４ａおよび陰極１３４ｂに１Ａの電解電流を４分程度通電することで、中間室１２０内の塩水を電解する。中間室１２０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１３４ｂに引き寄せられ、第２隔膜１３２ｂを通過して陰極室１２２へ流入する。陰極室１２２において、陰極１３４ｂ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。生成されたアルカリ性水は、排水口１２４ａから生成水容器１１２内に順次排水される。
中間室１２０内の塩水中に電離している塩素イオンは、陽極１３４ａに引き寄せられ、第１隔膜１３２ａを通過して、陽極室１２６へ流入する。陽極室１２６では、塩素イオンが陽極１３４ａに電子を与えて塩素ガスを生成する。生成した塩素ガスを陽極室１２６内の水に溶かして酸性水（次亜塩素酸水および塩酸）を生成する。生成された酸性水は、排気口１２８ｂから生成水容器１１２内の水に排水され、アルカリ性水と混合される。これにより、生成水容器１１２内にｐＨ８以下の次亜塩素酸水が生成される。

第２の実施形態においても、電解水生成装置１０は、中間室１２０に戻る電解質量を積極的に調整し、混合生成水のｐＨを次亜塩素酸イオンとならないｐＨ８以下に制御する制御構造を備えている。
電極ユニット１１６は、陰極１３４ｂに対向して設けられたマスク１４０を備えている。マスク１４０は、例えば、透孔の無い樹脂シートで構成している。マスク１４０は、陰極１３４ｂの第２隔膜１３２ｂと反対側の面に重ねて配置されている。マスク１４０で陰極１３４ｂを覆う割合をマスキング率とし、あるいは、マスク１４０の面積における複数の透孔が占める割合をマスク１４０の開口率とする。
上記マスク１４０で陰極１３４ｂの少なくとも一部を覆うことにより、図３に示した原理と同様に、ナトリウムイオン（Ｎａ+）の生成水容器１１２側への透過量が低減し、逆に、ナトリウムイオンの中間室１２０への戻り量が増加する。これにより、生成水容器１１２のアルカリ度が下がって中性化し、相対的に、電解後の中間室１２０に残る塩水のアルカリ度が上がる。従って、マスク１４０のマスキング率あるいは開口率を調整することにより、混合生成水を中性（ｐＨ８以下）に制御することができる。

図９は、本実施形態の電解水生成装置１０において、マスク１４０のマスキング率と混合生成水のｐＨとの関係を示す図、図１０は、マスキング率の異なる複数のマスクを概略的に示す図である。図１０に示すように、例えば、マスキング率が０％、２５％、５０％の３種類のマスク１４０を用意し、これらのマスク１４０を用いて、マスキング率と混合生成水のｐＨとの関係を測定した。図９では、水道水に加えて純水で測定結果も示している。水道水では含まれる炭酸成分に応じてｐＨ７強に安定させる干渉効果が働くが、純水では干渉効果は働かず本来のマスキングによるｐＨ制御能力が示されている。実際には、水道水にあわせてマスキング率は５０％程度を選択するが、純水を使用するような特殊環境ではマスキング率は２０～３０％に調整する必要がある。同様に、地域的な水道水の質（含まれる炭酸成分）や生成水の有効塩素濃度（実験では５０ｍｇ／Ｌにしている）によりｐＨ自体が影響を受ける。そのため、用途に応じて最適マスキング率を調整することにより、ｐＨを制御できることは同じである。図９から、マスク１４０のマスキング率を５０％程度とすることにより、中性次亜塩素酸水を生成できることがわかる。

第２の実施形態において、制御構造は、マスクに代えて、陰極１３４ｂの開口率を陽極１３４ａの開口率よりも低くする構成としてもよく、すなわち、陰極１３４ｂの透孔を部分的に間引くなどして陰極の遮蔽効果を上げる構成としてもよい。陽極１３４ａおよび陰極１３４ｂは、それぞれ多数の透孔が形成された矩形状の金属板で形成されている。陽極１３４ａおよび陰極１３４ｂは、同一寸法としている。陰極１３４ｂの透孔の数、および大きさは、陽極１３４ａの透孔よりも少なく、あるいは小さく形成され、その結果、陰極１３４ｂの開口率は陽極１３４ａの開口率よりも低くなっている。更に、陽極１３４ａの開口パターンの精細度（孔の間隔）より陰極１３４ｂの開口パターンの精細度の方が粗く（大きく）している。
上記のように、陰極１３４ｂの開口率を低くすることにより、ナトリウムイオン（Ｎａ+）の透過量が低減し、逆に、ナトリウムイオンの中間室１５ａへの戻り量が増加する。これにより、アルカリ性水の生成量が減少し、相対的に、塩酸の生成量が増大する。従って、陰極１３４ｂの開口率を上記のように調整することにより、混合生成水を中性（ｐＨ８以下）に制御することができる。

図１１は、本実施形態の電解水生成装置１０において、陰極１３４ｂの遮蔽率（１００％－開口率）と電圧と有効塩素濃度と混合生成水のｐＨとの関係を示す図、図１２は陰極１３４ｂの遮蔽率と混合生成水のｐＨとの関係を示す図、図１３は、遮蔽率の異なる複数の陰極例を概略的に示す図である。
図１３に示すように、例えば、遮蔽率が０％、２０％、４０％、６０％の４種類の陰極１３４ｂを用意し、これらの陰極１３４ｂを用いて、遮蔽率と混合生成水のｐＨとの関係を測定した。ここで、陰極１３４ｂの遮蔽率は、図示した通りパンチング金型のブロック単位で開口しない領域を段階的に設けることにより調整し、開口していない領域の面積比率を遮蔽率としている。なお、陽極１３４ａは、遮蔽率０％の電極に相当している。

図１１および図１２から分かるように、陰極１３４ｂの遮蔽率の上昇に応じて、混合生成水のｐＨが低下していき、遮蔽率が約３０％以上で、混合生成水のｐＨが８以下となる。遮蔽率を４０％程度に調整することにより、中性次亜塩素酸水を生成できることがわかる。
なお、陰極の開口パターンを調整することでも混合生成水のｐＨを制御可能である。同じ遮蔽率であっても、精細度を粗くすればナトリウムイオンが取り出しにくくなり、遮蔽率を上げたのと同様の効果が得られる。
以上のことから、第２の実施形態によれば、生成する次亜塩素酸水のｐＨを中性付近に制御可能な電解水生成装置が得られる。

（第３の実施形態）
図１４は、第３の実施形態に係る流水式の電解水生成装置を概略的に示す図である。
前述した実施形態におけるｐＨ調整機構、すなわち電極のマスキング率調整や電極の開口率調整では、生成装置の工場出荷状態でイオン取り出しバランスが固定されている。しかしながら、原水として用いられる水は場所により含まれる不純物が異なり、特に炭酸成分には弱アルカリ性に向かう干渉効果がある。そのため、用いる水によってはｐＨ調整点が合わず、僅かにずれてしまうことが考えられる。一般的には、炭酸イオンはアルカリ成分のカウンターイオンとして水に溶解しているため、硬水ほどアルカリ側にずれやすく、軟水（究極は純水）ほど酸側にずれ易い。
そこで、第３の実施形態によれば、ｐＨ調整を行う制御構造として、第２陰極（補助電極）２０Ｂを備えている。電解液室中に第２陰極を設置し、スイッチ機構により主の陰極か第２陰極のいずれかに電解電流を選択通電するようにし、接続Ｄｕｔｙによるユーザ側での調整を可能とするｐＨ調整機構を設けている。

図１４に示すように、電解水生成装置１０は、所謂３室型の電解槽（電解セル）１１を用いている。電解槽１１の内部は、第１隔膜（陽極側隔膜、陰イオン交換膜）１６および第２隔膜（陰極側隔膜、陽イオン交換膜）１８により、隔膜間に規定された中間室（電解液室）１５ａと、中間室１５ａの両側に位置する陽極室１５ｂおよび陰極室１５ｃとの３室に仕切られている。陽極室１５ｂ内に陽極１４が設けられ、第１隔膜１６に対向している。陰極室１５ｃ内に陰極２０が設けられ、第２隔膜１８に対向している。陽極１４および陰極２０は、ほぼ等しい大きさの矩形板状に形成され、中間室１５ａおよび第１、第２隔膜１６、１８を間に挟んで、互いに対向している。陽極１４および陰極２０は、それぞれ多数の透孔が形成された金属板で構成されている。陽極１４の開口率に比較して、陰極２０の開口率を低くしている。

中間室（電解液室）１５ａ内に第２陰極（補助電極）２０Ｂが設けられている。一例では、第２陰極は、陰極２０とほぼ等しい大きさの矩形板状に形成されている。第２陰極２０Ｂは、第１隔膜１６および第２隔膜１８と隙間を置いて対向し、更に、第１隔膜１６を間に挟んで、陽極１４と対向している。
給電部２３は、電源２４ａ、この電源２４ａを制御する制御部２４ｂ、および陰極２０および第２陰極２０Ｂへの給電を切り換える切換えスイッチＳＷを有している。電源２４ａの正極は、配線を介して陽極に接続されている。電源２４ａの負極は、切替えスイッチＳＷおよび２本の配線を介して、陰極２０および第２陰極２０Ｂに接続されている。すなわち、切換えスイッチＳＷを切り換えることにより、陰極２０あるいは第２陰極２０Ｂに選択的に負電圧を印加することができる。切換えスイッチＳＷは、ユーザーにより操作可能に構成されている。
その他、電解水生成装置１０は、電解槽１１の中間室１５ａに電解液、例えば、塩水を供給する電解液供給部１９と、陽極室１５ｂおよび陰極室１５ｃに水を供給する給水部２１と、生成水混合部３４と、を備え、前述した第１の実施形態に係る電解水生成装置と同様に構成されている。

本実施形態において、電解水生成装置１０から排水される混合生成水は、中性付近にｐＨ制御した次亜塩素酸水である。すなわち、通常の生成動作において、陽極１４および陰極２０に正電圧および負電圧が印加される。陰極２０の開口率を陽極１４の開口率よりも低くし、ｐＨ調整をしていることから、中性付近にｐＨ制御した次亜塩素酸水が得られる。また、本実施形態によれば、切換えスイッチＳＷを切り換えて、第２陰極２０Ｂに電圧を印加することにより、接続デューティ（Ｄｕｔｙ）による更になるｐＨ調整を行うことが可能となる。

図１５は、接続デューティを変えたときの混合生成水の水質変化を測定した結果を示している。図において、横軸は、電極に印加する総電流量に対する第２陰極２０Ｂへの通電比率を示している。電解電流は１Ａに固定し、時間的に陰極（第１陰極と称する）２０、第２陰極２０Ｂへの通電を切り換えている。第２陰極通電比率は、全電流量に対する第２陰極２０Ｂへの通電量の比率を示し、０％は第１陰極２０のみの通電、１００％は第２陰極２０Ｂのみの通電となる。図において、縦軸は、０．２Ｌ／ｍで流水したときの混合生成水のｐＨと有効塩素濃度を示している。混合生成水の水質測定は、上述した第１陰極２０，第２陰極２０Ｂの切り替え間隔よりも十分に長い時間で混合生成水を採水して測定し、通電切換えによる短時間の水質差異が十分に積算平均化されて影響しないようにしている。また、原水としては、純水およびＣａ濃度１４０ｐｐｍの硬水を使っている。Ｃａ１４０ｐｐｍの硬水は日本では稀な部類に入る硬さで、日本各地の水質影響の極端な例を検証するために用いている。

図１５より、第２陰極２０Ｂを用いないと（通電比率０％）、生成水の水質は弱アルカリ性にあることがわかる。これは第１陰極２０で生成されたアルカリ物質がすべて生成水に混合されるためである。これに対して、第２陰極通電比率を上げていくにつれて、混合生成水の有効塩素濃度は一定ながら、ｐＨは酸性化していくことがわかる。これは、第２陰極２０Ｂで生成されたアルカリ物質は電解液室１５ａ中に放出され生成水中には混合されないためである。純水を用いる場合、炭酸成分による干渉効果がないため、混合生成水は第２陰極通電比率が２０％程度のところで酸性化する。硬水を用いる場合、混合生成水はアルカリ側にシフトするため酸性化する第２陰極通電比率が大きくなる。
このように、電解液室に第２陰極２０Ｂを設け、第１陰極２０および第２陰極２０Ｂへの通電比率を調整することにより、混合生成水のｐＨを調整、制御することができる。例えば、微酸性域（ｐＨ５～６．５）の生成水を狙った電解水生成装置においては、日本各地の水質による影響があっても、第２陰極通電比率を調整することで所望ｐＨ範囲に調整することもできる。本実施形態に係る電解水生成装置では、第２陰極通電比率を１０～９０％程度の範囲で調整可能とすることで、日本全国どこの水を使用した場合でも微酸性の混合生成水を生成することが可能である。

（第４の実施形態）
図１６は、第４の実施形態に係る流水式の電解水生成装置を概略的に示す図である。
本実施形態では、電解槽として、３室型に代えて、簡易２室型の電解槽（電解セル）を用いている。図１６に示すように、電解水生成装置１０は、２室型の電解槽（電解セル）１１を用いている。電解槽１１の内部は、隔膜４４により、電解液室４０と電極室４２との２室に仕切られている。電極室４２内に、板状の陽極１４および陰極２０が並んで配置され、それぞれ隔膜４４に隣接対向している。後述するように、陽極１４には透孔あるいはスリットが設けられ、陰極２０の開口率よりも陽極１４の開口率を高くしている。
隔膜４４は、陽極１４と対向する領域を陽極隔膜（第１隔膜）として陰イオン交換膜、陰極２０と対向する領域を陰極隔膜（第２隔膜）として陽イオン交換膜を用いることができる。本実施形態において、第１隔膜と第２隔膜とは、共通の平面に並んで設けられている。また、隔膜４４は、陰イオンおよび陽イオンの両方が通過できる透過性を有する多孔質隔膜を用いて陽極隔膜と陰極隔膜を共通の隔膜で構成してもよい。本実施形態では、隔膜４４は、１つの多孔質隔膜により構成している。

電解水生成装置１０は、電解槽１１の電解液室４０に電解液、例えば、塩水を供給する電解液供給部１９と、電極室４２に電解原水、例えば、水を供給する給水部２１と、陽極１４および陰極２０に正電圧および負電圧をそれぞれ印加する給電部２３と、を備えている。
電解液供給部１９は、電解液として塩水を貯溜した塩水タンク（電解液タンク）２５と、塩水タンク２５から電解液室４０の下部に塩水を導く供給配管１９ａと、供給配管１９ａ中に設けられた送液ポンプ２９と、電解液室４０内を流れた電解液を電解液室４０の上部から排水する排水配管１９ｂと、を備えている。
給水部２１は、水を供給す給水源と、給水源から電極室４２の下部に水を導く給水配管２１ａと、電極室４２の上部から排水する第１排水配管２１ｂと、を備えている。電極室４２内では、陽極１４の生成水と陰極２０の生成水とが混合され、混合生成水として第１排水配管２１ｂから排水される。このように、電極室４２は、生成水を混合する生成水混合部を構成している。本実施形態において、排水される混合生成水は、中性付近にｐＨ制御した次亜塩素酸水である。
その他、各配管に開閉バルブ２８あるいは流量調整弁を設けてもよい。

上記のように構成された電解水生成装置１０により混合生成水を生成する場合、送液ポンプ２９を作動させ、塩水タンク２５から電解槽１１の電解液室４０に塩水を供給し、電解液室４０を塩水で満たす。また、給水設備から電極室４２に水を給水する。給電部２３から正電圧および負電圧を陽極１４および陰極２０にそれぞれ印加する。電解液室４０へ流入した塩水中に電離しているナトリウムイオンは、陰極２０に引き寄せられ、隔膜４４を通過して、電極室４２へ流入する。そして、電極室４２において、陰極２０で水が電気分解されて水素ガスと水酸化ナトリウム水溶液が生成される。また、電解液室４０内の塩水中に電離している塩素イオンは、陽極１４に引き寄せられ、隔膜４４を通過して、電極室４２へ流入する。そして、陽極１４にて塩素イオンが還元され塩素ガスが発生する。その後、塩素ガスは電極室４２内で水と反応して次亜塩素酸と塩酸を生じる。このようにして生成された酸性水（次亜塩素酸水および塩酸）は、電極室４２内で、陰極２０で生成されたアルカリ水と混合され、混合生成水、すなわち、ｐＨ８以下の次亜塩素酸水が生成される。混合生成水は、電極室４２から第１排水配管２１ｂを通って排水される。

本実施形態に係る電解水生成装置１０では、電解液室４０に戻る電解質量を積極的に調整し、混合生成水のｐＨを次亜塩素酸イオンとならないｐＨ８以下に制御する構成としている。本例では、陰極２０の開口率を陽極１４の開口率よりも低く形成している。そのほか、ｐＨ調整制御構造としては、前述した実施形態に記載のように、それぞれ陽極、陰極に対向するマスクを設け、陰極用マスクの遮蔽率を陽極用マスクの遮蔽率よりも高く形成する構成としてもよい。あるいは、陽極１４と隔膜４４との間にスペーサを設ける構成としてもよい。

一方、上記のように、１つの電極室４２内に、陽極１４と陰極２０とを平行に並べて配置した場合、陽極１４と陰極２０の位置によっては電解液室４０のイオン抵抗が電極間距離により変化し、陽極と陰極とが離間している部分で電気抵抗が大きくなり、陽極と陰極の近接した一部領域で大部分の電解電流が流れる問題がある。
そこで、本実施形態では、図１７に示すように、陽極および陰極は、それぞれ細長い棒状あるいは帯状の複数本の陽極１４、およびそれぞれ細長い帯状の複数本の陰極２０を有している。複数本の陽極１４は、長辺同士が隙間を置いて平行に対向した状態で配置され、各陽極１４は、水の流水方向、ここでは、上下方向に、沿って延在している。複数の陰極２０は、複数の陽極１４と交互に並んで配置され、各陰極２０の長辺は僅かな隙間を置いて陽極１４の長辺に平行に対向している。各陰極２０は、水の流水方向に沿って延在している。また、本実施形態において、各陽極１４は、長手方向の全長に亘って延在するスリットＳＬを有し、このスリットＳＬにより２分されている。スリットＳＬを設けることにより、各陽極１４の開口率は、陰極２０の開口率よりも高くなっている。複数本の陽極１４は、それぞれ配線を介して給電部２３の正極に接続され、複数の陰極２０は、それぞれ配線を介して給電部２３の負極に接続されている。
このように複数本の陽極１４および複数本の陰極２０を長辺同士が隣接対向した状態に配置することで、全域に亘って、陽極１４と陰極２０との距離を小さくし、最大距離を約６０ｍｍ以内に抑えることが可能となる。これにより、電極各位置でのイオン抵抗を低めに均一化し、電解電圧の上昇を抑えて電極全域で電解を行うことができる。

なお、陽極１４および陰極２０は、それぞれ棒状あるいは帯状に限らず、図１８に示すように、それぞれ櫛歯形状に打ち抜いた電極を交互に並べて組み合わせる構成としてもよい。この場合、各陽極１４に、複数のスリットあるいは開口４６を設けている。
以上のように、第４の実施形態によれば、簡易な２室型の電解セルを用いた場合でも、生成する次亜塩素酸水のｐＨを中性付近に制御可能な電解水生成装置が得られる。

（第５の実施形態）
図１９は、第５の実施形態に係る電解水生成装置を示す断面図である。本実施形態において、電解水生成装置１０は、容器あるいはタンク内に収容された静水状態の水を電解水に変える、バッチ式あるいは静水型の電解水生成装置として構成されている。本実施形態の電解水生成装置において、電解槽（電解セル）１１は、前述した第４の実施形態と同様に、２室型の電解槽を用いている。
図１９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（タンク）５０と、生成水容器５０内に配置された２室型の電解槽１１と、を備えている。電解槽１１は、前述した第４の実施形態における電解槽１１と同一の構成を有している。但し、本実施形態において、電解槽１１の電極室４２は、電解槽１１の壁部に形成された複数の開口ＯＰを通して、生成水容器５０の内部に連通している、すなわち、開放している。
電解水生成装置１０は、電解槽１１の電解液室４０に電解液、例えば、塩水を供給する電解液供給部１９と、陽極１４および陰極２０に正電圧および負電圧をそれぞれ印加する給電部２３と、を備えている。

以上のように構成された電解水生成装置１０により生成水を生成する場合、生成水容器５０内に所定量の水を入れ、生成水容器５０内および電解槽１１の電極室４２内を水で満たす。同時に、電解液供給部１９から電解液室４０に電解液、例えば、塩水を供給し、電解液室４０内を塩水で満たす。この状態、給電部２３から陽極１４および陰極２０に電解電流を通電することで、電解液室４０内の塩水を電解する。電極室４２内では、陰極２０により陰極生成水、ここでは、アルカリ性水が生成される。生成されたアルカリ性水は、電極室４２内および開口ＯＰを通して生成水容器５０内の水に混合される。同時に、電極室４２内では、陽極１４により陽極生成水、ここでは、酸性水（次亜塩素酸水および塩酸）が生成される。生成された酸性水は、電極室４２内および開口ＯＰを通して生成水容器５０内の水に排水され、アルカリ性水と混合される。これにより、生成水容器５０内に混合生成水、つまり、ｐＨ８以下の次亜塩素酸水が生成される。

第５の実施形態においても、電解水生成装置１０は、電解液室４０に戻る電解質量を積極的に調整し、混合生成水のｐＨを次亜塩素酸イオンとならないｐＨ８以下に制御することができる。更に、流水式と異なり、電極室４２に水を供給、排水する配管、送液ポンプ等を省略することができ、簡易な構成の電解水生成装置を提供することができる。

（第６の実施形態）
図２０は、第６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６の実施形態によれば、電解水生成装置１０は、前述した第４の実施形態と同様に、２室型の電解槽（電解セル）１１を備え、更に、ｐＨ調整を行う制御構造として、第２陰極（補助電極）２０Ｂを備えている。
図２０に示すように、電解水生成装置１０は、電極室４２に配置され隔膜４４に対向した陽極１４および陰極（第１陰極）２０と、電解液室４０に配置された第２陰極（補助電極）２０Ｂと、第１陰極２０と第２陰極２０Ｂへの通電を切り換える切換えスイッチＳＷと、を備えている。第２陰極２０Ｂは、隔膜４４を挟んで、陽極１４と対向して配置されている。第２陰極２０Ｂは、一例では、陽極１４とほぼ等しい寸法、あるいは、陽極よりも小さい寸法の板状に形成されている。

陽極１４は、給電部２３の正極は、配線を介して、給電部２３の正極に接続されている。陰極２０は、配線Ｗ１を介して、給電部２３の負極に接続されている。更に、第２陰極２０Ｂは、配線Ｗ２を介して、給電部２３の負極に接続されている。配線Ｗ２は、配線Ｗ１から分岐して第２陰極２０Ｂまで延びている。切換えスイッチＳＷは、配線Ｗ２の中途部に設けられている。切換えスイッチＳＷは、ユーザーにより操作可能に構成されている。
その他、電解水生成装置１０は、電解槽１１の電解液室４０に電解液、例えば、塩水を供給する電解液供給部１９と、電極室４２に水を供給する給水部２１と、を備え、前述した第４の実施形態に係る電解水生成装置と同様に構成されている。

本実施形態において、電解水生成装置１０から排水される混合生成水は、中性付近にｐＨ制御した次亜塩素酸水である。通常の生成動作において、陽極１４および陰極２０に正電圧および負電圧が印加される。陰極２０の開口率を陽極１４の開口率よりも低くし、ｐＨ調整をしていることから、中性付近にｐＨ制御した次亜塩素酸水が得られる。また、本実施形態によれば、切換えスイッチＳＷを切り換えて、第２陰極２０Ｂに電圧を印加することにより、接続デューティ（Ｄｕｔｙ）の変更による更になるｐＨ調整を行うことが可能となる。

第２陰極２０Ｂは電解液中に配置されているため、陰極（第１陰極）２０に比較して、圧倒的に電極周囲のイオン密度が高い。このため、切換えスイッチＳＷがオンされ第２陰極２０Ｂおよび第１陰極２０が給電部２３の電源２４ａに接続されると、ほとんどのイオン電流は第１陰極２０ではなく第２陰極２０Ｂに流れ、実質的に電極室４２にはアルカリ成分の流出がなくなる。このため、第２陰極２０Ｂの切換えスイッチＳＷを長い時間接続するほど、混合生成水は酸性側にシフトする。
電解水生成装置１０の第２陰極２０Ｂへの接続デューティとしては、最小デューティで最も硬い水で弱酸性から中性になるように電解セル部品を構成し、最大デューティで純水が弱酸性から中性になるように設定し、中間デューティをユーザ側で選択できるように構成することで、様々な地域でも最適なｐＨ調整を選定できるようにしている。
なお、切換えスイッチＳＷをオンした際、僅かに第２陰極２０に電流が流れる。そのため、第１陰極２０に流れる電流量だけ第２陰極２０Ｂへの電流量は僅かに減少するが、実質的には、この回路でも上述したデューティ制御は十分可能であり、回路自体の構成を簡略化することができる。

（第７の実施形態）
図２１は、第７の実施形態に係る電解水生成装置を示す断面図である。
本実施形態によれば、電解水生成装置１０は、前述した第４の実施形態と同様に、２室型の電解槽（電解セル）１１を備え、更に、ｐＨ調整を行う制御構造として、第２陰極（補助電極）２０Ｂを備えている。第１隔膜４４ａおよび第２隔膜４４ｂは、互いに平行ではなく、互いに所定角度傾斜した状態、例えば、ほぼＶ字形状に屈曲して配置している。電極室４２において、陽極１４は、第１隔膜４４ａに隣接対向して配置され、陰極（第１陰極）２０は、第２隔膜４４ｂに隣接対向して配置されている。これにより、陽極１４および陰極２０は、ほぼＶ字状に配置され、第１隔膜４４ａおよび第２隔膜４４ｂを挟むで、斜めに対向している。第２陰極２０Ｂは、電解液室４０に配置され、第１隔膜４４ａを介して陽極１４に対向している。

給電部２３は、電源２４ａ、この電源２４ａを制御する制御部２４ｂ、および陰極２０および第２陰極２０Ｂへの給電を切り換える切換えスイッチＳＷを有している。電源２４ａの正極は、配線を介して陽極１４に接続されている。電源２４ａの負極は、切替えスイッチＳＷおよび２本の配線を介して、陰極２０および第２陰極２０Ｂに接続されている。すなわち、切換えスイッチＳＷを切り換えることにより、陰極２０あるいは第２陰極２０Ｂに選択的に負電圧を印加することができる。切換えスイッチＳＷは、ユーザーにより操作可能に構成されている。
その他、電解水生成装置１０は、電解液室４０に電解液、例えば、塩水を供給する電解液供給部１９と、電極室４２に水を供給する給水部２１と、電極室４２で混合された混合生成水を排水する第１排水配管２１ｂと、を備えている。

上記第７の実施形態によれば、簡易的な２室型の電解セル１１を用いつつ、陽極１４および陰極２０を斜めに対向した状態に配置することにより、電極間の距離を小さくすることができる。そのため、単純な平板状の電極を用いた場合でも、電解電圧の上昇を抑制し、効率の良く電解を実現することができる。その他、第７の実施形態においても、前述した第６の実施形態と同様の作用効果が得られる。

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。電解水生成装置を構成する各構成要素の形状、形成材料、寸法等は、上述した実施形態に限定されることなく、必要に応じて、種々変更可能である。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］電解液を収納する電解液室と、それぞれ隔膜を介して前記電解液室に対向する陽極および陰極が設けられた電極室と、前記電解液室に設けられ前記隔膜を介して前記陽極に対向する第２陰極と、前記陽極、前記陰極および前記第２陰極に給電する給電部と、前記電解液を電解することで得られる陽極生成水と陰極生成水を混合して混合生成水とする生成水混合部と、を備え、
前記給電部は、前記陰極および前記第２陰極への通電比率を調整し、前記混合生成水のｐＨを調整するｐＨ調整機構を有している
電解水生成装置。
［２］前記ｐＨ調整機構は、前記給電部からの通電を前記陰極と前記第２陰極とに選択的に切り換えるスイッチ機構を含んでいる［１］に記載の電解水生成装置。
［３］前記陽極および前記陰極は、それぞれ複数の透孔が形成された板状の電極であり、電極の面積における複数の透孔が占める割合を開口率とした場合、前記陰極は、前記陽極の開口率よりも低い開口率を有している［１］に記載の電解水生成装置。
［４］前記電極室は、第１隔膜により前記電解液室に対して仕切られた陽極室と、第２隔膜により前記電解液室に対して仕切られた陰極室と、を含み、前記陽極は、前記第１隔膜に対向して前記陽極室に設けられ、前記陰極は、前記第２隔膜に対向して前記陰極室に設けられている［１］から［３］のいずれか１つに記載の電解水生成装置。
［５］前記第２陰極は、前記陰極とほぼ等しい大きさの板状に形成され、前記電解液室内で前記第１隔膜および前記第２隔膜に隙間を置いて対向している［４］に記載の電解水生成装置。
［６］前記電極室は、前記隔膜により前記電解液室に対して仕切られた１つの電極室であり、前記陽極および陰極は、前記１つの電極室に設けられ、それぞれ前記隔膜に対向している［１］から［４］のいずれか１つに記載の電解水生成装置。
［７］前記隔膜は、平坦な板状に形成され、前記陰極および前記陽極は、前記隔膜の面方向に並んで配置され、前記第２陰極は、前記隔膜を挟んで前記陰極に対向している［６］に記載の電解水生成装置。
［８］前記隔膜は、第１隔膜と、前記第１隔膜に対して傾斜した第２隔膜とで構成され、
前記電極室の内において、前記陰極は前記第１隔膜に対向して配置され、前記陽極は前記第２隔膜に対向して配置され、
前記第２陰極は、前記電解液室に配置され、前記第１隔膜を介して前記陽極に対向している［６］に記載の電解水生成装置。
［９］電解液を収納する電解液室と、それぞれ隔膜を介して前記電解液室に対向する陽極および陰極が設けられた電極室と、前記電解液室に設けられ前記隔膜を介して前記陽極に対向する第２陰極と、前記陽極、前記陰極および前記第２陰極に給電する給電部と、前記給電部からの通電を前記陰極と前記第２陰極とに選択的に切り換える切換えスイッチと、前記電解液を電解することで得られる陽極生成水と陰極生成水を混合して混合生成水とする生成水混合部と、を備える電解水生成装置。
［１０］電解液を収納する電解液室と、それぞれ隔膜を介して前記電解液室に対向する陽極および陰極が設けられた電極室と、前記電解液室に設けられ前記隔膜を介して前記陽極に対向し、電気的に独立制御可能で、物理的独立構造体である第２陰極と、前記陽極、前記陰極および前記第２陰極に給電する給電部と、前記給電部からの通電を前記陰極と前記第２陰極とに選択的に切り換える切換えスイッチと、前記電解液を電解することで得られる陽極生成水と陰極生成水を混合して混合生成水とする生成水混合部と、を備える電解水生成装置。
［１１］電解液室に電解液を供給し、
隔膜により前記電解液室に対して仕切られた電極室に原水を給水し、
前記電極室に設けられ前記隔膜を介して前記電解液室に対向する陰極および陽極、並びに、前記電解液室に設けられ前記隔膜を介して前記陽極に対向する第２陰極に、給電し、
前記電解液を電解することで得られる陽極生成水と陰極生成水を混合して混合生成水を生成し、
前記陰極および前記第２陰極への通電比率を調整して、前記混合生成水のｐＨを調整する
電解水生成方法。
［１２］前記陰極および前記第２陰極への通電を選択的に切り換え、前記陰極および前記第２陰極への通電時間を調整する［１１］に記載の電解水生成方法。

１０…電解水生成装置、１１…電解槽（電解セル）、１４、１３４ａ…陽極、
１６、４４ａ、１３２ａ…第１隔膜、１８、４４ｂ、１３２ｂ…第２隔膜、
２０、１３４ｂ…陰極、１５ａ、１２０…中間室、１５ｂ、１２６…陽極室、１５ｃ、
１２２…陰極室、３０…スペーサ、３２、１４０…マスク、４０…電解液室、
４２…電極室、２０Ｂ…第２陰極、ＳＷ…切換えスイッチ

Claims (7)

1. 電解液を収納する電解液室と、それぞれ隔膜を介して前記電解液室に対向する陽極および陰極が設けられた電極室と、前記電解液室に設けられ前記隔膜を介して前記陽極に対向する第２陰極と、前記陽極、前記陰極および前記第２陰極に給電する給電部と、前記電解液を電解することで得られる陽極生成水と陰極生成水を混合して混合生成水とする生成水混合部と、を備え、
   前記陽極および前記陰極は、それぞれ複数の透孔が形成された板状の電極であり、電極の面積における複数の透孔が占める割合を開口率とした場合、前記陰極は、前記陽極の開口率よりも低い開口率を有し、
   前記給電部は、前記陰極および前記第２陰極への通電比率を調整し、前記混合生成水のｐＨを調整するｐＨ調整機構を有している
   電解水生成装置。
2. 前記ｐＨ調整機構は、前記給電部からの通電を前記陰極と前記第２陰極とに選択的に切り換えるスイッチ機構を含んでいる請求項１に記載の電解水生成装置。
3. 前記電極室は、第１隔膜により前記電解液室に対して仕切られた陽極室と、第２隔膜により前記電解液室に対して仕切られた陰極室と、を含み、前記陽極は、前記第１隔膜に対向して前記陽極室に設けられ、前記陰極は、前記第２隔膜に対向して前記陰極室に設けられている請求項１又は２に記載の電解水生成装置。
4. 前記電極室は、前記隔膜により前記電解液室に対して仕切られた１つの電極室であり、
   前記陽極および陰極は、前記１つの電極室に設けられ、それぞれ前記隔膜に対向している請求項１から３のいずれか１項に記載の電解水生成装置。
5. 前記隔膜は、平坦な板状に形成され、前記陰極および前記陽極は、前記隔膜の面方向に並んで配置され、前記第２陰極は、前記隔膜を挟んで前記陽極に対向している請求項４に記載の電解水生成装置。
6. 電解液室に電解液を供給し、
   隔膜により前記電解液室に対して仕切られた電極室に原水を給水し、
   前記電極室に設けられ前記隔膜を介して前記電解液室に対向する陰極および陽極、並びに、前記電解液室に設けられ前記隔膜を介して前記陽極に対向する第２陰極に、給電し、
   前記陽極および前記陰極は、それぞれ複数の透孔が形成された板状の電極であり、電極の面積における複数の透孔が占める割合を開口率とした場合、前記陰極は、前記陽極の開口率よりも低い開口率を有し、
   前記電解液を電解することで得られる陽極生成水と陰極生成水を混合して混合生成水を生成し、
   前記陰極および前記第２陰極への通電比率を調整して、前記混合生成水のｐＨを調整する
   電解水生成方法。
7. 前記陰極および前記第２陰極への通電を選択的に切り換え、前記陰極および前記第２陰極への通電時間を調整する請求項６に記載の電解水生成方法。

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