WO2016143165A1 - 電解水生成装置及び電解水生成方法 - Google Patents

電解水生成装置及び電解水生成方法 Download PDF

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WO2016143165A1
WO2016143165A1 PCT/JP2015/075243 JP2015075243W WO2016143165A1 WO 2016143165 A1 WO2016143165 A1 WO 2016143165A1 JP 2015075243 W JP2015075243 W JP 2015075243W WO 2016143165 A1 WO2016143165 A1 WO 2016143165A1
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WO
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electrolyte
chamber
water
electrode
electrolyzed water
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Application number
PCT/JP2015/075243
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English (en)
French (fr)
Inventor
横田　昌広
齋藤　誠
英男 太田
修 小野
千草　尚
二階堂　勝
松田　秀三
長谷部　裕之
Original Assignee
株式会社 東芝
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Publication date
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods

Definitions

  • Embodiments of the present invention relate to an electrolyzed water generating apparatus and an electrolyzed water generating method.
  • electrolyzed water generating device that generates electrolyzed water such as hypochlorous acid water or alkaline ionized water by electrolysis.
  • electrolysis can be performed as it is, and the structure of the apparatus becomes simple, but in this case, the electrolyte remains in the generated electrolyzed water. End up.
  • the electrolyte solution containing the electrolyte and the water that is the basis of the electrolyzed water are separated by a diaphragm, it is possible to prevent the electrolyte from being mixed into the electrolyzed water.
  • Patent Document 1 the inside of a casing is divided into three chambers of an anode chamber, an intermediate material, and a cathode chamber by a diaphragm, an electrolytic solution is circulated through a circulation channel including the intermediate chamber, and the electrolytic solution in the intermediate chamber is electrolyzed.
  • An apparatus for obtaining acidic electrolyzed water from the anode chamber and alkaline electrolyzed water from the cathode chamber is disclosed.
  • Patent Document 2 discloses a configuration in which an apparatus filled with an electrolytic solution is placed in a water tank and the water in the water tank is electrolyzed. With such a configuration, the water in the aquarium and the electrolytic solution in the apparatus are in a still water state, the pressure becomes constant, the electrolytic characteristics are stabilized, and the electrolyte does not remain in the generated electrolytic water. However, since this apparatus does not include a flow path for the electrolytic solution, it is necessary to refill the electrolytic solution every time the electrolytic solution is consumed. Therefore, electrolyzed water cannot be produced efficiently.
  • the problem to be solved by the present invention is to provide an electrolyzed water generating apparatus and an electrolyzed water generating method capable of generating electrolyzed water efficiently or stably without being affected by flowing water pressure with a simple configuration. It is to be.
  • the electrolyzed water generating device in one embodiment includes an electrolysis unit, a non-circulating flow path, a liquid feeding device, and a control device.
  • the electrolysis unit contains a first electrode, a second electrode facing the first electrode, a first diaphragm disposed between the first electrode and the second electrode, and an electrolytic solution.
  • An electrolyte chamber that includes a diaphragm as a part of the wall surface and does not include the first electrode is disposed in a container that contains water, and electrolyzed water is generated from the water in the container.
  • the flow path includes the electrolyte chamber.
  • the liquid feeding device causes a liquid to flow through the flow path.
  • the said control apparatus controls the said liquid feeding apparatus, and performs the supply of the liquid to the said electrolyte chamber, and the discharge of the electrolyte from the said electrolyte chamber.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing an electrolyzed water generating apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a flowchart showing the electrolysis operation of the electrolyzed water generating apparatus.
  • FIG. 3 is a diagram schematically showing an electrolyzed water generating apparatus according to the second embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram schematically illustrating an electrolyzed water generating device according to the third embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram schematically illustrating an electrolyzed water generating device according to the fourth embodiment.
  • Drawing 1 is a figure showing roughly electrolyzed water generating device 1 concerning a 1st embodiment.
  • the electrolyzed water generating apparatus 1 is a so-called batch-type electrolyzed water generating apparatus, and includes an electrolysis unit 2, a first tank 3, a second tank 4, and a controller 5.
  • the electrolysis unit 2 has a shape that can be placed (can be charged) in the water tank 60.
  • the water tank 60 stores electrolyzed raw water that is a source of electrolyzed water, such as water.
  • the water tank 60 is an example of a container.
  • the electrolyzed water generating apparatus 1 may further include this water tank 60. At least during electrolysis, the water in the water tank 60 is in a state in which almost no flowing water pressure is applied through a pipe connected to the water tank 60. In this specification, water in such a state is referred to as still water.
  • the electrolysis unit 2 includes a housing 20, an anode 21, a cathode 22, a first diaphragm 23, and a second diaphragm 24.
  • the anode 21 is an example of a first electrode
  • the cathode 22 is an example of a second electrode.
  • the housing 20 has a first end 20a and a second end 20b opposite to the first end 20a, and is long and flat between the first end 20a and the second end 20b. It is formed in a box shape. One side surface between the first end portion 20a and the second end portion 20b is open, and the first diaphragm 23 and the second diaphragm 24 are arranged in the housing 20 so as to face each other in this order from the opened side. ing.
  • the electrolysis unit 2 is used in a posture in which the first end 20a is located on the lower side and the second end 20b is located on the upper side in the direction of gravity.
  • the space defined by the first diaphragm 23, the second diaphragm 24, and the housing 20 corresponds to an electrolyte chamber 25 filled with an electrolyte (aqueous electrolyte solution).
  • the first diaphragm 23 and the second diaphragm 24 constitute part of the wall surface of the electrolyte chamber 25.
  • the space defined by the second diaphragm 24 and the housing 20 corresponds to a cathode chamber 26 filled with raw electrolytic water that is a source of electrolytic water, for example, water.
  • the second diaphragm 24 constitutes a part of the wall surface of the cathode chamber 26.
  • the first diaphragm 23 and the second diaphragm 24 function as ion exchange membranes.
  • a porous membrane made of polyvinylidene fluoride (PVDF) and titanium oxide having excellent chemical resistance can be used.
  • the anode 21 is formed in a flat plate shape, for example, and is disposed in the vicinity of the first diaphragm 23 on the outer side of the first diaphragm 23 (the side in contact with the water in the water tank 60).
  • the cathode 22 is formed in a flat plate shape, for example, and is disposed in the cathode chamber 26 in the vicinity of the second diaphragm 24.
  • the anode 21 and the cathode 22 arranged in this manner are opposed to each other with the first diaphragm 23 and the second diaphragm 24 interposed therebetween.
  • the anode 21 is electrically connected to the controller 5 through the wiring L1, and a positive voltage is applied through the wiring L1.
  • the cathode 22 is electrically connected to the controller 5 through the wiring L2, and a negative voltage is applied through the wiring L2.
  • chlorine ions that are ionized in the electrolyte solution in the electrolyte chamber 25 are attracted to the anode 21, pass through the first diaphragm 23, and enter the water in the water tank 60. Inflow. Then, chlorine ions are reduced at the anode 21 to generate chlorine gas, and this chlorine gas reacts with the water in the water tank 60 to generate acidic water (water containing hypochlorous acid and hydrochloric acid).
  • sodium ions that are ionized in the electrolyte solution in the electrolyte chamber 25 are attracted to the cathode 22, pass through the second diaphragm 24, and flow into the cathode chamber 26. Then, water is electrolyzed at the cathode 22 to produce hydrogen gas and alkaline water (sodium hydroxide aqueous solution).
  • the electrolyzed water generating apparatus 1 further includes a first supply pipe 31, a second supply pipe 41, a first discharge pipe 32, and a second discharge pipe 42.
  • the first supply pipe 31 has one end connected to the first tank 3 and the other end connected to the electrolyte chamber 25 from the first end 20 a side of the housing 20.
  • the first discharge pipe 32 has one end connected to the electrolyte chamber 25 from the second end 20b side of the housing 20, and the other end connected to a drainage place (not shown) such as a waste tank.
  • the second supply pipe 41 has one end connected to the water supply source WS and the other end connected to the cathode chamber 26 from the first end 20 a side of the housing 20.
  • the second discharge pipe 42 has one end connected to the cathode chamber 26 from the second end 20 b side of the housing 20 and the other end connected to the second tank 4.
  • the electrolyzed water generating apparatus 1 further includes an electromagnetic valve 6 provided in the first discharge pipe 32 and an electromagnetic valve 7 provided in the second supply pipe 41.
  • the solenoid valves 6 and 7 are both connected to the controller 5.
  • the electromagnetic valve 6 is switched between a closed state in which the first discharge pipe 32 is closed and an open state in which the first discharge pipe 32 is opened under the control of the controller 5.
  • the electromagnetic valve 7 is switched between a closed state in which the second supply pipe 41 is closed and an open state in which the second supply pipe 41 is opened under the control of the controller 5.
  • an electrolytic solution that is an aqueous chloride solution such as salt water is stored.
  • the first tank 3 is disposed at least on the upper side in the direction of gravity with respect to the water surface stored in the water tank 60, for example, on the upper side in the direction of gravity with respect to the entire water tank 60.
  • the first supply pipe 31, the electrolytic solution chamber 25, and at least a part of the first discharge pipe 32 are filled with the electrolytic solution supplied from the first tank 3.
  • the outlet of the first discharge pipe 32 (the end on the side not connected to the electrolyte chamber 25) is located below the first tank 3 in the gravity direction.
  • the first tank 3 is provided at a position higher in the direction of gravity than the outlet of the first discharge pipe 32.
  • the electrolytic solution in the first tank 3 is supplied to the electrolytic solution chamber 25 through the first supply pipe 31 by the water head pressure, and the same amount of electrolysis as this supplied amount is supplied.
  • the liquid flows out from the electrolyte chamber 25 to the first discharge pipe 32 and is discharged from the outlet of the first discharge pipe 32.
  • the first supply pipe 31, the electrolyte chamber 25, and the first discharge pipe 32 form a non-circulating flow path of the electrolyte system.
  • the electromagnetic valve 6 functions as a liquid feeding device for flowing a liquid (electrolytic solution) through this flow path.
  • the water supply source WS is a water supply pipe to which water pressure such as a water pipe is applied.
  • the water supply source WS may be a container such as a tank in which water is stored.
  • the second supply pipe 41, the cathode chamber 26, and at least a part of the second discharge pipe 42 are filled with water supplied from the water supply source WS.
  • the solenoid valve 7 When the solenoid valve 7 is in the closed state, the water in the second supply pipe 41 and the cathode chamber 26 does not flow.
  • the electromagnetic valve 7 is in the open state, water from the water supply source WS is supplied to the cathode chamber 26 via the second supply pipe 41, and the same amount of water (for example, alkaline water) as this supplied amount. Flows out from the cathode chamber 26 to the second discharge pipe 42 and is drained to the second tank 4 through the second discharge pipe 42.
  • the second supply pipe 41, the cathode chamber 26, and the second discharge pipe 42 form a non-circulating flow path of the cathode system.
  • the electromagnetic valve 7 functions as a liquid feeding device for flowing a liquid (water or alkaline water) through this flow path.
  • the controller 5 is, for example, a processor that plays a central role in controlling the electrolyzed water generating device 1, a memory that stores various setting conditions and a computer program executed by the processor, a power supply device that generates a voltage to be supplied to each unit, an indicator lamp, a display, and the like Display devices, input devices such as buttons or switches, and the like.
  • the controller 5 executes the electrolysis operation shown in the flowchart of FIG. To do.
  • step S1 the controller 5 starts energization to the anode 21 and the cathode 22 (step S1). Furthermore, the controller 5 determines whether or not the timing for supplying the electrolyte in the electrolyte chamber 25 has arrived (step S2). If the water supply timing has not arrived, the controller 5 continues energization to the anode 21 and the cathode 22 (NO in step S2). These steps S1 and S2 constitute a first operation.
  • the controller 5 closes both the electromagnetic valves 6 and 7. Accordingly, the supply of the electrolytic solution to the electrolytic solution chamber 25 and the discharge of the electrolytic solution from the electrolytic solution chamber 25 are stopped. Similarly, the supply of water to the cathode chamber 26 and the discharge of water (or alkaline water) from the cathode chamber 26 are stopped.
  • step S3 the controller 5 stops energization of the anode 21 and the cathode 22 (step S3).
  • step S4 the controller 5 supplies the first specified amount of electrolyte to the electrolyte chamber 25 and discharges the first specified amount of electrolyte from the electrolyte chamber 25 (step S4).
  • step S4 the controller 5 further supplies a second specified amount of water to the cathode chamber 26 and discharges the second specified amount of water (alkaline water) from the cathode chamber 26.
  • the controller 5 opens the electromagnetic valve 6 for a time during which the first specified amount of electrolyte flows through the flow path including the first supply pipe 31, the electrolyte chamber 25, and the first discharge pipe 32,
  • the operation of step S4 is performed by opening the electromagnetic valve 7 in the flow path including the second supply pipe 41, the cathode chamber 26, and the second discharge pipe 42 for a time during which the second specified amount of water or alkaline water flows. Realize.
  • the concentration of the electrolyte in the electrolyte in the electrolyte chamber 25 decreases. Furthermore, it has been found that when this concentration is 10% or less of the saturation concentration, the electrolysis performance is significantly reduced. On the other hand, the electrolyte solution is wasted if the electrolyte solution in the electrolyte chamber 25 is replaced in spite of the high concentration. Therefore, the above water supply timing is, for example, the timing before the electrolyte concentration in the electrolyte solution in the electrolyte chamber 25 is lowered to 10%, preferably a regulation defined within the range of 20% to 80%.
  • the timing when the concentration is reached can be set. Such timing can be determined as, for example, the elapsed time from the start of energization. Further, this elapsed time is obtained by experiment to determine the time until the electrolyte concentration decreases from the start of energization to the specified concentration, or the current value when the anode 21 and the cathode 22 are energized, and the capacity of the electrolyte chamber 25. It can obtain by calculating based on.
  • the water supply timing may be a timing at which the potential difference between the anode 21 and the cathode 22 reaches a specified value.
  • This specified value can be set to a value larger than the potential difference between the anode 21 and the cathode 22 at the time when the electrolyte concentration is reduced to the specified concentration, for example.
  • step S4 the controller 5 determines whether or not the termination condition for the electrolysis operation is satisfied (step S5). If the end condition is not satisfied (NO in step S5), the operation of the controller 5 returns to step S1. That is, the first operation and the second operation are repeatedly executed until the termination condition is satisfied, whereby supply and discharge of the electrolyte to the electrolyte chamber 25, supply of water to the cathode chamber 26 and discharge of water (alkaline water) are performed. And intermittently.
  • the termination condition for example, various conditions such as the user instructing the termination of the operation by a button operation or the like, or steps S1 to S4 being executed a predetermined number of times can be adopted.
  • the user inputs the amount of water in the water tank 60, the concentration of acidic water to be generated or the amount of alkaline water to the controller 5, and the controller 5 determines the number of repetitions of steps S1 to S4 based on this input value.
  • the end condition may be that steps S1 to S4 have been executed a number of times.
  • step S5 the controller 5 ends the electrolysis operation.
  • the controller 5 may notify the end of the electrolysis operation by sound output or lighting of an indicator lamp.
  • Example 2 An embodiment of the electrolyzed water generating apparatus 1 described above will be described.
  • the capacity of the electrolyte chamber 25 is 10 ml
  • the capacity of the cathode chamber 26 is 100 ml.
  • the current applied to the anode 21 and the cathode 22 is 2 A, and the water supply timing is when 10 minutes have elapsed since the start of the energization.
  • the amount (first specified amount) of the electrolyte supplied to and discharged from the electrolyte chamber 25 in step S4 is 10 ml, the same as the volume of the electrolyte chamber 25, and the water supplied to and discharged from the cathode chamber 26
  • the amount of alkaline water (second specified amount) is 100 ml, the same as the capacity of the cathode chamber 26.
  • steps S1 to S4 may be executed once for 10 l of water in the water tank 60. That is, when 10 liters of water is stored in the water tank 60, steps S1 to S4 are executed once, and when 1 t of water is stored in the water tank 60, steps S1 to S4 are executed 100 times.
  • the second tank 4 stores a pH 13 sodium hydroxide aqueous solution having excellent detergency.
  • the capacity of the electrolytic solution chamber 25 is increased, a large amount of electrolytic water (acidic water or alkaline water) can be generated without replacing the electrolytic solution, but on the other hand, the electrolytic solution chamber 25 becomes large and consequently.
  • the electrolysis unit 2 is increased in size.
  • the capacity of the water tank 60 is increased to, for example, 10 l or more, the electrolytic solution chamber 25 is also enlarged correspondingly, and the water quality of the electrolytic solution chamber 25 or the cathode chamber 26 that is in a stationary state during electrolysis changes extremely. Or gas stagnates.
  • the capacity of the electrolytic solution chamber 25 is desirably about 20 ml, and at most 200 ml or less.
  • the volume of the electrolytic solution chamber 25 be about 2 ml or more and 200 ml or less.
  • the case where the electrolyte solution in the electrolyte chamber 25 is replaced 100% in step S4 is exemplified, but the present invention is not limited to this, and the amount of the electrolyte solution to be replaced (the first specified amount) is the capacity of the electrolyte chamber 25. What is necessary is just to set in the range of about 30% or more and 150% or less. This is because if the amount to be replaced is less than 30%, the salt content of the electrolyte solution may be exhausted before the timing of water supply, and if the amount to be replaced is too large, the electrolyte solution is wasted.
  • the numerical value of 150% has a margin of more than 100% in order to surely replace the electrolyte in the electrolyte chamber 25 having a very small capacity.
  • the electrolyte solution in the electrolyte chamber 25 and the water in the cathode chamber 26 are stationary during electrolysis, the pressure in the electrolyte chamber 25 and the cathode chamber 26 hardly varies. . Furthermore, since the flow path including the electrolytic solution chamber 25 is non-circulating, it prevents the ph of the electrolytic solution from changing every time it undergoes electrolysis and preventing unwanted by-products generated by the electrolysis from being mixed into the electrolytic solution. In addition, the electrolysis characteristics can be stabilized and electrolyzed water having a desired water quality can be obtained.
  • the electrolyte in the electrolyte chamber 25 is intermittently changed under the control of the controller 5, it is not necessary for the user to change the electrolyte manually, and the electrolyte can be generated efficiently.
  • the first tank 3 is located above the water tank 60 in the gravity direction, and the first supply pipe 31 that connects the first tank 3 and the electrolyte chamber 25 is provided with an electromagnetic valve or the like. For this reason, during electrolysis, the water pressure applied to the first diaphragm 23 from the electrolyte chamber 25 side becomes larger than the water pressure applied to the first diaphragm 23 from the water tank 60 side. Further, the electromagnetic valve 7 is provided in the second supply pipe 41 that connects the cathode chamber 26 and the water supply source WS, and the electromagnetic valve 7 is closed when the anode 21 and the cathode 22 are energized.
  • the water pressure applied to the second diaphragm 24 from the liquid chamber 25 side becomes larger than the water pressure applied to the second diaphragm 24 from the cathode chamber 26 side.
  • the electrolyte chamber 25 to a positive pressure with respect to the water tank 60 and the cathode chamber 26
  • the electrolyte moves to the water tank 60 via the first diaphragm 23 and enters the cathode chamber 26 via the second diaphragm 24.
  • the amount of electrolyte that moves can be increased, and the efficiency of electrolysis can be increased.
  • FIG. 3 is a diagram schematically showing the electrolyzed water generating apparatus 1 according to the second embodiment.
  • the electrolyzed water generating apparatus 1 does not include the second tank 4, the second supply pipe 41, the second discharge pipe 42, and the electromagnetic valve 7, and is pumped in the middle of the first supply pipe 31 instead of the electromagnetic valve 6. 8 is different from that shown in FIG.
  • the pump 8 is connected to the controller 5 and is operated and stopped under the control of the controller 5.
  • the pump 8 is in operation, for example, a rotating body included in the pump 8 rotates and the electrolytic solution in the first tank 3 is sent to the electrolytic solution chamber 25.
  • the pump 8 may be provided in the first discharge pipe 32.
  • the electrolysis unit 2 shown in FIG. 3 is different from that shown in FIG. 1 in that the second diaphragm 24 and the cathode chamber 26 are not provided.
  • the cathode 22 is disposed, for example, so that one main surface is close to the housing 20.
  • the electrolyte chamber 25 corresponds to a space defined by the first diaphragm 23 and the housing 20.
  • hydrogen gas and alkaline water are generated in the electrolyte chamber 25 during electrolysis.
  • the outlet of the first discharge pipe 32 is open, and the hydrogen gas generated in the electrolyte chamber 25 is always vented from the first discharge pipe 32. If the pump 8 is provided in the 1st supply pipe 31, this vent will not be prevented.
  • Alkaline water generated in the electrolyte chamber 25 is discharged through the first discharge pipe 32.
  • the first supply pipe 31, the electrolyte chamber 25, and the first discharge pipe 32 form a non-circulating flow path of the electrolyte system.
  • the pump 8 functions as a liquid feeding device for flowing a liquid (electrolytic solution) through this flow path.
  • another liquid delivery device such as an electromagnetic valve may be used instead of the pump 8.
  • the controller 5 performs the electrolysis operation shown in the flowchart of FIG.
  • the controller 5 operates the pump 8 only for the time during which the first specified amount of electrolyte flows through the flow path including the first supply pipe 31, the electrolyte chamber 25, and the first discharge pipe 32, The operation of step S4 is realized.
  • the same action as in the first embodiment can be obtained. Furthermore, the configuration of the electrolyzed water generating apparatus 1 can be simplified by not providing the cathode chamber 26, the second supply pipe 41, the second discharge pipe 42, and the second tank 4 as in the present embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram schematically showing the electrolyzed water generating apparatus 1 according to the third embodiment.
  • This electrolyzed water generating apparatus 1 does not include the second tank 4, the second supply pipe 41, the second discharge pipe 42, and the electromagnetic valve 7 as in the second embodiment, and the first supply instead of the electromagnetic valve 6. 1 is different from that shown in FIG. 1 in that the electromagnetic valve 9 is provided in the middle of the pipe 31.
  • the electromagnetic valve 9 is connected to the controller 5, and is switched between a closed state in which the first supply pipe 31 is closed and an open state in which the first supply pipe 31 is opened under the control of the controller 5.
  • the first supply pipe 41 is connected to a water supply source WS that is a water supply pipe to which water pressure is applied, such as a water pipe.
  • the electromagnetic valve 9 may be provided in the first discharge pipe 32.
  • the electrolysis unit 2 shown in FIG. 4 does not include the second diaphragm 24 and the cathode chamber 26 as in the second embodiment, and electrolyzes water supplied from the water supply source WS via the first supply pipe 31. It differs from what was shown in FIG. 1 by the point provided with the storage chamber 27 changed into a liquid.
  • the accommodating chamber 27 accommodates a solid electrolyte, for example, a solid salt.
  • the storage chamber 27 is provided inside the housing 20.
  • the storage chamber 27 having a structure that can be opened and closed with respect to the housing 20, detachable, or withdrawable.
  • the accommodation chamber 27 and the electrolyte chamber 25 are partitioned by a filter 28 (mesh).
  • the filter 28 allows the liquid to pass through while preventing the electrolyte in the storage chamber 27 from moving to the electrolyte chamber 25 while remaining solid.
  • a filter 28 various types can be used, for example, one in which a wire body such as a metal wire is knitted planarly or three-dimensionally, or one in which a plurality of small holes are formed in a plate material such as a metal plate. .
  • the housing 20 has an opening 20c (through hole) that allows the first supply pipe 31 and the storage chamber 27 to communicate with each other on the wall (bottom wall) on the first end 20a side.
  • a check valve 29 is provided between the opening 20 c and the first supply pipe 31.
  • the check valve 29 includes a movable member 29a that allows the liquid flowing in the direction from the first supply pipe 31 to the storage chamber 27 to pass therethrough and blocks the liquid flowing in the reverse direction.
  • a rubber diaphragm or a ball can be used as the movable member 29a.
  • the electromagnetic valve 9 When the electromagnetic valve 9 is in the closed state, the water from the water supply source WS does not flow through the first supply pipe 31 and the electrolytic solution in the electrolytic solution chamber 25 is not discharged.
  • water from the water supply source WS flows into the storage chamber 27 through the first supply pipe 31 and the check valve 29. Solid water dissolves in the water flowing into the storage chamber 27 to form an electrolytic solution.
  • the electrolytic solution passes through the filter 28 and flows into the electrolytic solution chamber 25, and the electrolytic solution in the electrolytic solution chamber 25 flows into the first discharge pipe. To 32.
  • the check valve 29 By providing the check valve 29, movement of the electrolyte from the electrolyte chamber 25 and the storage chamber 27 to the first supply pipe 31 is prevented. Accordingly, the electrolytic solution does not reach the water supply source WS and the pipes and the like related to the water supply source WS are not corroded. Furthermore, it is not necessary to take countermeasures against corrosion on the first supply pipe 31 and the electromagnetic valve 9, and the manufacturing cost of the electrolyzed water generating apparatus 1 can be reduced.
  • the first supply pipe 31, the electrolyte chamber 25, and the first discharge pipe 32 form a non-circulating flow path of the electrolyte system.
  • the electromagnetic valve 9 functions as a liquid feeding device that allows liquid (water and electrolyte) to flow through the flow path.
  • another liquid feeding device such as a pump provided in the first supply pipe 31 or the first discharge pipe 32 may be used.
  • the controller 5 performs the electrolysis operation shown in the flowchart of FIG.
  • the controller 5 opens the electromagnetic valve 9 for a time during which the first specified amount of electrolyte flows into the electrolyte chamber 25 and the first specified amount of electrolyte is discharged from the electrolyte chamber 25.
  • the operation of step S4 is realized.
  • the same operation as in the first and second embodiments can be obtained. Furthermore, the structure of the electrolyzed water generating apparatus 1 can be further simplified by not providing the first tank 3 as in the present embodiment.
  • electrolyzed water generating apparatus 1 having substantially the same conditions as the above-described embodiment except for the configuration related to the cathode chamber 26, when 20 g of solid salt is accommodated in the accommodating chamber 27, for example, approximately 200 l of electrolyzed water (hypochlorous acid water) is used. ) Can be generated. In order to generate more electrolyzed water by filling the solid salt once, the capacity of the storage chamber 27 may be increased.
  • FIG. 5 is a diagram schematically showing an electrolyzed water generating apparatus 1 according to the fourth embodiment. Similar to the third embodiment, the electrolyzed water generating apparatus 1 does not include the second tank 4, the second supply pipe 41, the second discharge pipe 42, and the electromagnetic valve 7. 1 is different from that shown in FIG. 1 in that an electromagnetic valve 9 is provided in the middle of the supply pipe 31.
  • the first tank 3 stores water instead of the electrolytic solution.
  • the electrolyzed water generating apparatus 1 includes a storage chamber unit 100 in the middle of the first supply pipe 31.
  • the first supply pipe 31 includes an upstream portion 31 a on the upstream side (first tank 3 side) of the storage chamber unit 100 and a downstream portion 31 b on the downstream side (electrolyte chamber 25 side) of the storage chamber unit 100.
  • the storage chamber unit 100 includes a housing 102 that internally forms a storage chamber 101 for storing a solid electrolyte, for example, a solid salt.
  • the housing 102 is provided with a first filter 103 and a second filter 104.
  • the storage chamber 101 is connected to the first tank 3 via the first filter 103 and the upstream part 31 a of the first supply pipe 31, and electrolyzed via the second filter 104 and the downstream part 31 b of the first supply pipe 31.
  • the liquid chamber 25 is connected.
  • the first filter 103 allows the liquid to pass while preventing the electrolyte in the storage chamber 101 from moving to the upstream portion 31a of the first supply pipe 31 while remaining solid.
  • the second filter 104 prevents the electrolyte in the storage chamber 101 from moving to the downstream portion 31b of the first supply pipe 31 while remaining solid, while allowing the liquid to pass therethrough.
  • the first filter 103 and the second filter 104 include a material obtained by knitting a wire body such as a metal wire planarly or three-dimensionally, or a material obtained by opening a plurality of small holes in a plate material such as a metal plate.
  • Various types are available.
  • a check valve 105 is provided between the first filter 103 and the upstream portion 31 a of the first supply pipe 31.
  • the check valve 105 includes a movable member 105a that allows the liquid flowing in the direction from the upstream portion 31a of the first supply pipe 31 to the storage chamber 101 to pass therethrough and blocks the liquid flowing in the reverse direction.
  • a movable member 105a for example, a rubber diaphragm or a ball can be used.
  • the upstream portion 31a (and the check valve 105) of the first supply pipe 31 and the housing 102 are detachably connected through, for example, a joint structure.
  • the downstream portion 31b of the first supply pipe 31 and the housing 102 are detachably connected through, for example, a joint structure.
  • the solenoid valve 9 When the solenoid valve 9 is in the closed state, the water from the first tank 3 does not flow through the first supply pipe 31, and the electrolyte in the electrolyte chamber 25 is not discharged.
  • the electromagnetic valve 9 when the electromagnetic valve 9 is in the open state, water from the first tank 3 is caused by the head pressure via the upstream portion 31 a of the first supply pipe 31, the check valve 105, and the first filter 103. Flow into. The water flowing into the storage chamber 101 dissolves a solid salt to become an electrolytic solution. The electrolytic solution passes through the second filter 104 and the downstream portion 31b of the first supply pipe 31 and flows into the electrolytic solution chamber 25. The electrolytic solution in the electrolytic solution chamber 25 flows out to the first discharge pipe 32.
  • the check valve 105 By providing the check valve 105, the electrolyte solution is prevented from moving from the storage chamber 101 to the upstream portion 31 a of the first supply pipe 31. Therefore, it is not necessary to take countermeasures against corrosion on the first tank 3, the upstream portion 31 a of the first supply pipe 31, the electromagnetic valve 9, etc., and the manufacturing cost of the electrolyzed water generating device 1 can be reduced.
  • the first supply pipe 31 upstream part 31a and downstream part 31b
  • the electrolyte chamber 25, and the first discharge pipe 32 form a non-circulating flow path of the electrolyte system.
  • the electromagnetic valve 9 functions as a liquid feeding device that allows liquid (water and electrolyte) to flow through the flow path.
  • another liquid feeding device such as a pump provided in the first supply pipe 31 or the first discharge pipe 32 may be used.
  • the controller 5 performs the electrolysis operation shown in the flowchart of FIG.
  • the controller 5 opens the electromagnetic valve 9 for a time during which the first specified amount of electrolyte flows into the electrolyte chamber 25 and the first specified amount of electrolyte is discharged from the electrolyte chamber 25.
  • the operation of step S4 is realized.
  • the same operation as in the first to third embodiments can be obtained. Furthermore, by making the electrolysis unit 2 and the storage chamber unit 100 independent, it is possible to configure the electrolyzed water generating apparatus 1 by appropriately combining the electrolysis unit 2 and the storage chamber unit 100 having an optimum capacity.
  • the electrolytic water generating device 1 can be installed without being restricted by water facilities or the like.
  • water is stored in the first tank 3 instead of the electrolytic solution, and the storage chamber 27 disclosed in the third embodiment is provided for the electrolysis unit 2, or the first supply pipe 31 On the way, the storage chamber unit 100 disclosed in the fourth embodiment may be provided.

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Abstract

　一実施形態における電解水生成装置は、電解ユニットと、非循環の流路と、送液装置と、制御装置と、を備える。上記電解ユニットは、第１電極と、上記第１電極と対向する第２電極と、上記第１電極及び上記第２電極の間に配置された第１隔膜と、電解液を収納し上記第１隔膜を壁面の一部とし上記第１電極を含まない電解液室とを備え、水を収納した容器内に配置され上記容器内の水から電解水を生成する。上記流路は、上記電解液室を含む。上記送液装置は、上記流路に液体を流す。上記制御装置は、上記送液装置を制御し、上記電解液室への液体の供給、及び、上記電解液室からの電解液の排出を間欠的に行う。

Description

電解水生成装置及び電解水生成方法
　本発明の実施形態は、電解水生成装置及び電解水生成方法に関する。
　電解により次亜塩素酸水やアルカリイオン水などの電解水を容器内に生成する電解水生成装置がある。このような電解水生成装置において、容器内の水に電解質を溶出させておくとそのまま電解することができて装置構成が簡単になるが、この場合には生成された電解水に電解質が残留してしまう。
　電解質を含む電解液と、電解水の基となる水とを隔膜により分離すれば、電解水への電解質の混入を防ぐことができる。例えば特許文献１には、隔膜によってケーシング内を陽極室、中間質、陰極室の３室に区切り、中間室を含む循環流路に電解液を循環させ、中間室の電解液を電解することによって、陽極室から酸性の電解水を、陰極室からアルカリ性の電解水を得る装置が開示されている。この装置においては、上記循環流路を用いるため構成が複雑になり、更には各室間の圧力が変動し、電解の特性が不安定となる可能性がある。また、電解液を循環させているために、電解により電解液の状態が変化し、循環によりこの変化が濃縮蓄積されて様々な問題を生じていた。
　特許文献２には、電解液が充填された装置を水槽に入れ、この水槽の水を電気分解する構成が開示されている。このような構成であれば水槽の水も装置の電解液も静水した状態であり、圧力が一定になって電解特性が安定するとともに、生成された電解水に電解質が残留することもない。しかしながら、この装置は電解液の流路を備えないために、電解液が消費される度に電解液を充填し直す必要がある。したがって、効率的に電解水を生成することができない。
特許第３５００１７３号公報 特許第３５５１２８８号公報
　本発明が解決しようとする課題は、簡易的な構成で流水圧力の影響を受けることなく、効率的或いは安定的に電解水を生成することが可能な電解水生成装置及び電解水生成方法を提供することである。
　一実施形態における電解水生成装置は、電解ユニットと、非循環の流路と、送液装置と、制御装置と、を備える。上記電解ユニットは、第１電極と、上記第１電極と対向する第２電極と、上記第１電極及び上記第２電極の間に配置された第１隔膜と、電解液を収納し上記第１隔膜を壁面の一部とし上記第１電極を含まない電解液室とを備え、水を収納した容器内に配置され上記容器内の水から電解水を生成する。上記流路は、上記電解液室を含む。上記送液装置は、上記流路に液体を流す。上記制御装置は、上記送液装置を制御し、上記電解液室への液体の供給、及び、上記電解液室からの電解液の排出を間欠的に行う。
図１は、第１実施形態に係る電解水生成装置を概略的に示す図である。 図２は、上記電解水生成装置の電解動作を示すフローチャートである。 図３は、第２実施形態に係る電解水生成装置を概略的に示す図である。 図４は、第３実施形態に係る電解水生成装置を概略的に示す図である。 図５は、第４実施形態に係る電解水生成装置を概略的に示す図である。
　いくつかの実施形態につき、図面を参照しながら説明する。各実施形態を通して、同一或いは類似する要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。各図は、実施形態の理解に資することを目的とした模式図であり、各図に示された要素の形状及び寸法などは実際の装置と異なる場合があるが、これらは以下の開示と公知技術等を参酌して適宜変更し得る。
　（第１実施形態）　
　図１は、第１実施形態に係る電解水生成装置１を概略的に示す図である。この電解水生成装置１は、いわゆるバッチ方式の電解水生成装置であって、電解ユニット２と、第１タンク３と、第２タンク４と、コントローラ５と、を備えている。
　電解ユニット２は、水槽６０に配置可能（投入可能）な形状を有している。水槽６０には、電解水の生成元となる電解原水、例えば水が溜められている。水槽６０は、容器の一例である。電解水生成装置１は、この水槽６０をさらに備えるものであっても良い。少なくとも電解時において、水槽６０の水は、この水槽６０に接続された配管などを通じた流水圧力が殆ど加わっていない状態にある。本明細書においては、このような状態の水を静水と呼ぶ。
　電解ユニット２は、筐体２０と、陽極２１と、陰極２２と、第１隔膜２３と、第２隔膜２４と、を備えている。陽極２１は第１電極の一例であり、陰極２２は第２電極の一例である。
　筐体２０は、第１端部２０ａと、第１端部２０ａの反対側の第２端部２０ｂとを有し、これら第１端部２０ａ及び第２端部２０ｂの間で長尺かつ偏平な箱状に形成されている。第１端部２０ａ及び第２端部２０ｂの間の一側面は開口しており、この開口した側から順に第１隔膜２３及び第２隔膜２４が互いに対向して筐体２０の内部に配置されている。電解ユニット２は、重力方向において第１端部２０ａが下側に位置し、第２端部２０ｂが上側に位置する姿勢で使用される。
　第１隔膜２３、第２隔膜２４、及び筐体２０により区画された空間は、電解液（電解質水溶液）が充填される電解液室２５に相当する。第１隔膜２３及び第２隔膜２４は、電解液室２５の壁面の一部を構成している。さらに、第２隔膜２４及び筐体２０によって区画された空間は、電解水の生成元となる電解原水、例えば水が充填される陰極室２６に相当する。第２隔膜２４は、陰極室２６の壁面の一部を構成している。第１隔膜２３及び第２隔膜２４は、イオン交換膜として機能するものであり、例えば化学耐性に優れたポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）及び酸化チタンからなる多孔質膜を用いることができる。
　陽極２１は、例えば平板状に形成され、第１隔膜２３の外側（水槽６０の水に接する側）において第１隔膜２３に近接して配置されている。陰極２２は、例えば平板状に形成され、陰極室２６において第２隔膜２４に近接して配置されている。このような配置の陽極２１及び陰極２２は、第１隔膜２３及び第２隔膜２４を介して対向している。陽極２１は配線Ｌ１を介してコントローラ５と電気的に接続され、この配線Ｌ１を介して正電圧が印加される。一方、陰極２２は配線Ｌ２を介してコントローラ５と電気的に接続され、この配線Ｌ２を介して負電圧が印加される。
　陽極２１及び陰極２２の間に電位差が形成されると、電解液室２５の電解液中において電離している塩素イオンが陽極２１に引き寄せられ、第１隔膜２３を通過して水槽６０の水に流入する。そして、陽極２１において塩素イオンが還元されて塩素ガスが発生し、この塩素ガスが水槽６０の水と反応して酸性水（次亜塩素酸と塩酸を含んだ水）を生じる。一方、電解液室２５の電解液中において電離しているナトリウムイオンが陰極２２に引き寄せられ、第２隔膜２４を通過して陰極室２６に流入する。そして、陰極２２で水が電気分解されて水素ガスとアルカリ性水（水酸化ナトリウム水溶液）を生じる。
　電解水生成装置１は、第１供給管３１と、第２供給管４１と、第１排出管３２と、第２排出管４２と、をさらに備えている。第１供給管３１は、一方の端部が第１タンク３に接続されるとともに、他方の端部が筐体２０の第１端部２０ａの側から電解液室２５に接続されている。第１排出管３２は、一方の端部が筐体２０の第２端部２０ｂの側から電解液室２５に接続されるとともに、他方の端部が廃液タンク等の図示せぬ排液場所に導かれている。第２供給管４１は、一方の端部が給水源ＷＳに接続されるとともに、他方の端部が筐体２０の第１端部２０ａの側から陰極室２６に接続されている。第２排出管４２は、一方の端部が筐体２０の第２端部２０ｂの側から陰極室２６に接続されるとともに、他方の端部が第２タンク４に接続されている。
　電解水生成装置１は、第１排出管３２に設けられた電磁弁６と、第２供給管４１に設けられた電磁弁７と、をさらに備えている。電磁弁６，７は、いずれもコントローラ５と接続されている。電磁弁６は、コントローラ５の制御により、第１排出管３２を閉塞する閉状態と、第１排出管３２を開放する開状態との間で切り替わる。電磁弁７は、コントローラ５の制御により、第２供給管４１を閉塞する閉状態と、第２供給管４１を開放する開状態との間で切り替わる。
　第１タンク３には、例えば塩水などの塩化物水溶液である電解液が溜められている。第１タンク３は、少なくとも水槽６０に溜められる水の水面よりも重力方向における上側、例えば水槽６０全体よりも重力方向における上側に配置されている。
　第１供給管３１と、電解液室２５と、第１排出管３２の少なくとも一部とは、第１タンク３から供給される電解液で満たされている。第１排出管３２の出口（電解液室２５に接続されていない側の端部）は、第１タンク３よりも重力方向における下側に位置する。換言すると、第１タンク３は、第１排出管３２の出口よりも重力方向において高い位置に設けられている。電磁弁６が閉状態にあるとき、第１供給管３１及び電解液室２５の電解液は流れない。一方で、電磁弁６が開状態にあるとき、第１タンク３の電解液が水頭圧により第１供給管３１を介して電解液室２５に供給され、この供給された量と同量の電解液が電解液室２５から第１排出管３２に流出し、第１排出管３２の出口から排液される。
　このように、第１供給管３１、電解液室２５、及び第１排出管３２は、電解液系統の非循環の流路を形成する。さらに、電磁弁６は、この流路に液体（電解液）を流す送液装置として機能する。
　給水源ＷＳは、例えば水道管などの水圧が加えられた給水配管である。但し、給水源ＷＳは、水が溜められたタンクなどの容器であっても良い。第２供給管４１と、陰極室２６と、第２排出管４２の少なくとも一部とは、給水源ＷＳから供給される水で満たされている。電磁弁７が閉状態にあるとき、第２供給管４１及び陰極室２６の水は流れない。一方で、電磁弁７が開状態にあるとき、給水源ＷＳからの水が第２供給管４１を介して陰極室２６に供給され、この供給された量と同量の水（例えばアルカリ性水）が陰極室２６から第２排出管４２に流出し、第２排出管４２を介して第２タンク４に排水される。
　このように、第２供給管４１、陰極室２６、及び第２排出管４２は、陰極系統の非循環の流路を形成する。さらに、電磁弁７は、この流路に液体（水或いはアルカリ性水）を流す送液装置として機能する。
　コントローラ５は、例えば電解水生成装置１の制御の中枢を担うプロセッサ、各種の設定条件やプロセッサが実行するコンピュータプログラムを記憶したメモリ、各部に供給する電圧を生成する電源装置、表示灯或いはディスプレイなどの表示装置、ボタン或いはスイッチ等の入力装置などを備えている。
　図１に示したように電解ユニット２を水槽６０の静水内に配置した状態において、例えばユーザが入力装置を介して動作の開始を指示すると、コントローラ５は図２のフローチャートに示す電解動作を実行する。
　この電解動作において、先ずコントローラ５は、陽極２１及び陰極２２への通電を開始する（ステップＳ１）。さらに、コントローラ５は、電解液室２５の電解液の送水タイミングが到来したか否かを判定する（ステップＳ２）。送水タイミングが到来していないならば、コントローラ５は、陽極２１及び陰極２２への通電を継続する（ステップＳ２のＮＯ）。これらステップＳ１，Ｓ２は、第１動作を構成する。
　陽極２１及び陰極２２への通電により、水槽６０に酸性水が生じ、陰極室２６にアルカリ性水が生じる。通電の間、コントローラ５は、電磁弁６，７をいずれも閉状態とする。したがって、電解液室２５への電解液の供給、及び、電解液室２５からの電解液の排出は停止されている。同様に、陰極室２６への水の供給、及び、陰極室２６からの水（或いはアルカリ性水）の排出は停止されている。
　送水タイミングが到来したと判定したとき（ステップＳ２のＹＥＳ）、コントローラ５は、陽極２１及び陰極２２への通電を停止する（ステップＳ３）。通電を停止した状態で、コントローラ５は、電解液室２５に第１規定量の電解液を供給するとともに、電解液室２５から当該第１規定量の電解液を排出する（ステップＳ４）。本実施形態では、このステップＳ４において、コントローラ５はさらに、陰極室２６に第２規定量の水を供給するとともに陰極室２６から当該第２規定量の水（アルカリ性水）を排出する。これらステップＳ３，Ｓ４は、第２動作を構成する。
　本実施形態において、コントローラ５は、第１供給管３１、電解液室２５、及び第１排出管３２を含む流路を第１規定量の電解液が流れる時間だけ電磁弁６を開状態とし、第２供給管４１、陰極室２６、及び第２排出管４２を含む流路を第２規定量の水或いはアルカリ性水が流れる時間だけ電磁弁７を開状態とすることで、ステップＳ４の動作を実現する。
　第１動作において、陽極２１及び陰極２２への通電を継続するに連れ、電解液室２５の電解液における電解質の濃度（例えば質量パーセント濃度）が低下する。さらに、この濃度が飽和濃度の１０％以下となれば、電解性能が著しく低下することが判明した。一方で、この濃度が高いにも関わらず電解液室２５の電解液を入れ替えると、電解液が無駄になってしまう。そこで、上記の送水タイミングは、例えば電解液室２５の電解液における電解質の濃度が１０％に低下する前のタイミング、好ましくはこの濃度が２０％以上かつ８０％以下の範囲内で定められた規定濃度に達するタイミングとすることができる。このようなタイミングは、例えば、通電開始からの経過時間として定めることができる。さらに、この経過時間は、電解質の濃度が通電開始から上記の規定濃度に低下するまでの時間を実験により求めたり、或いは陽極２１及び陰極２２に通電する際の電流値や電解液室２５の容量などに基づいて算出したりすることによって得ることができる。
　なお、送水タイミングとしては、時間以外のパラメータを用いることもできる。電解液室２５の電解液における電解質の濃度が低下するに連れ、陽極２１及び陰極２２の電位差が上昇する。そこで、送水タイミングは、陽極２１及び陰極２２の電位差が規定値に達したタイミングであっても良い。この規定値は、例えば、電解質の濃度が上記の規定濃度に低下した時点における陽極２１及び陰極２２の電位差よりも大きい値に定めることができる。
　ステップＳ４の後、コントローラ５は、電解動作の終了条件が成立したか否かを判定する（ステップＳ５）。終了条件が成立していない場合（ステップＳ５のＮＯ）、コントローラ５の動作はステップＳ１に戻る。すなわち、終了条件が成立するまで第１動作及び第２動作が繰り返し実行され、これにより電解液室２５に対する電解液の供給及び排出と、陰極室２６に対する水の供給及び水（アルカリ性水）の排出とが間欠的に行われる。
　終了条件としては、例えば、ユーザがボタン操作などで動作の終了を指示したこと、或いは、予め定められた回数だけステップＳ１～Ｓ４が実行されたことなど、種々の条件を採用できる。水槽６０の水の量や生成すべき酸性水の濃度或いはアルカリ性水の量をユーザがコントローラ５に入力し、この入力値に基づいてコントローラ５がステップＳ１～Ｓ４の繰り返し回数を決定し、この繰り返し回数だけステップＳ１～Ｓ４が実行されたことを終了条件としても良い。
　終了条件が成立した場合（ステップＳ５のＹＥＳ）、コントローラ５は、電解動作を終了する。この場合、コントローラ５は、音声出力や表示灯の点灯などにより電解動作の終了を報知しても良い。
　（実施例）
　以上説明した電解水生成装置１の一実施例について説明する。　
　本実施例において、電解液室２５の容量は１０ｍｌであり、陰極室２６の容量は１００ｍｌである。陽極２１及び陰極２２に通電する電流は２Ａであり、送水タイミングはこの通電の開始から１０分経過時である。さらに、ステップＳ４において電解液室２５に対して供給及び排出する電解液の量（第１規定量）は電解液室２５の容量と同じく１０ｍｌであり、陰極室２６に対して供給及び排出する水及びアルカリ性水の量（第２規定量）は陰極室２６の容量と同じく１００ｍｌである。
　この条件において、有効塩素濃度５０ｐｐｍの次亜塩素酸水を水槽６０内に生成する場合、水槽６０内の水１０ｌにつきステップＳ１～Ｓ４を１回実行すれば良い。すなわち、水槽６０に１０ｌの水が溜められている場合にはステップＳ１～Ｓ４を１回実行し、水槽６０に１ｔの水が溜められている場合にはステップＳ１～Ｓ４を１００回実行する。なお、第２タンク４には洗浄力に優れたｐＨ１３の水酸化ナトリウム水溶液が貯蔵される。
　この実施例の構成であれば、極めて小型の電解ユニット２により大容量の水を電解水に変えることができる。さらに、送水タイミングの到来時には電解液室２５の電解液の濃度が８％（飽和濃度２６％の３０％程度の濃度）に低下しており、この電解液を排水しても無駄にする塩分が少ない。
　なお、電解液室２５の容量を大きくすれば電解液を入れ替えることなく大量の電解水（酸性水或いはアルカリ性水）を生成することができるが、その反面、電解液室２５が大きくなり結果的に電解ユニット２の大型化を招く。さらに、水槽６０の容量を例えば１０ｌ以上にすると電解液室２５もこれに合わせて大型化することになり、電解中に静止状態にある電解液室２５或いは陰極室２６の水質が極端に変動したり、ガスが滞留したりするため好ましくない。このため、電解液室２５の容量は２０ｍｌ程度、大きくても２００ｍｌ以下とすることが望ましい。さらに、電解液室２５の容量を２ｍｌ以下とすると、送水時の流水圧力が大きくなり、第１タンク３の水頭圧では送水できなくなる。このため、実用的には、電解液室２５の容量を２ｍｌ以上かつ２００ｍｌ以下程度とすることが望ましい。
　本実施例では、ステップＳ４において電解液室２５の電解液を１００％入れ替える場合を例示したがこれに限られず、入れ替える電解液の量（上述の第１規定量）は電解液室２５の容量の３０％以上かつ１５０％以下程度の範囲で定めれば良い。入れ替える量が３０％未満であれば送水タイミングの到来までに電解液の塩分が枯渇する恐れがあり、入れ替える量が多すぎると電解液の無駄を招くためである。なお、１５０％との数値は、容量が極めて小さい電解液室２５の電解液を確実に入れ替えるべく、１００％よりも余裕を持たせたものである。
　以上説明した第１実施形態においては、電解中に電解液室２５の電解液及び陰極室２６の水が静止状態にあるために、電解液室２５及び陰極室２６における圧力の変動が殆ど生じない。さらに、電解液室２５を含む流路は非循環であるために、電解液のｐｈが電解を経るごとに変化したり、電解により生じる不所望な副産物が電解液に混入したりすることを防ぎ、電解の特性を安定させるとともに所望の水質の電解水を得ることができる。
　また、電解液室２５の電解液がコントローラ５の制御の下で間欠的に入れ替わるため、ユーザが手作業で電解液を入れ替える必要が無く、効率良く電解液を生成することができる。
　また、図１の例においては、第１タンク３が水槽６０よりも重力方向における上側に位置し、且つ第１タンク３と電解液室２５とを繋ぐ第１供給管３１に電磁弁等が設けられていないために、電解中、電解液室２５の側から第１隔膜２３に加わる水圧が水槽６０の側から第１隔膜２３に加わる水圧よりも大きくなる。さらに、陰極室２６と給水源ＷＳとを繋ぐ第２供給管４１に電磁弁７が設けられ、且つこの電磁弁７が陽極２１及び陰極２２の通電時には閉状態にあるために、電界中、電解液室２５の側から第２隔膜２４に加わる水圧が陰極室２６の側から第２隔膜２４に加わる水圧よりも大きくなる。このように、電解液室２５を水槽６０及び陰極室２６に対して陽圧とすることで、第１隔膜２３を介して水槽６０に移動する電解質及び第２隔膜２４を介して陰極室２６に移動する電解質の量を多くし、電解の効率を高めることができる。
　以上説明した他にも、本実施形態からは種々の好適な作用が得られる。
　（第２実施形態）　
　第２実施形態について説明する。第１実施形態と同一又は類似する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略することがある。
　図３は、第２実施形態に係る電解水生成装置１を概略的に示す図である。この電解水生成装置１は、第２タンク４、第２供給管４１、第２排出管４２、電磁弁７を備えない点、及び、電磁弁６に代えて第１供給管３１の途中にポンプ８を備える点で、図１に示したものと相違する。ポンプ８はコントローラ５に接続され、コントローラ５の制御により稼働及び停止される。ポンプ８の稼働時においては、例えばポンプ８が備える回転体が回転して第１タンク３の電解液が電解液室２５に送られる。一方、ポンプ８の停止時においては、上記回転体が停止するとともに、第１供給管３１の第１タンク３側と電解液室２５側とが遮断される。ポンプ８は、第１排出管３２に設けられても良い。
　さらに、図３に示す電解ユニット２は、第２隔膜２４及び陰極室２６を備えない点で、図１に示したものと相違する。陰極２２は、例えば一方の主面が筐体２０に近接するように配置されている。電解液室２５は、第１隔膜２３と、筐体２０とで区画された空間に相当する。
　図３の構成においては、電解時、電解液室２５において水素ガス及びアルカリ性水が生じる。例えば第１排出管３２の出口は開放されており、電解液室２５にて生じた水素ガスは第１排出管３２から常時ベントされる。ポンプ８が第１供給管３１に設けられていれば、このベントが妨げられない。電解液室２５に生じるアルカリ性水は、第１排出管３２を介して排出される。
　本実施形態においても、第１供給管３１、電解液室２５、及び第１排出管３２は、電解液系統の非循環の流路を形成する。さらに、ポンプ８は、この流路に液体（電解液）を流す送液装置として機能する。但し、ポンプ８に代えて電磁弁などの他の送液装置を用いても良い。
　第１実施形態と同じく、コントローラ５は、図２のフローチャートに示す電解動作を実行する。本実施形態において、コントローラ５は、第１供給管３１、電解液室２５、及び第１排出管３２を含む流路を第１規定量の電解液が流れる時間だけポンプ８を稼働させることで、ステップＳ４の動作を実現する。
　本実施形態の構成であっても、第１実施形態と同様の作用を得ることができる。さらに、本実施形態のように陰極室２６、第２供給管４１、第２排出管４２、及び第２タンク４を設けないことで、電解水生成装置１の構成を簡略化することができる。
　（第３実施形態）　
　第３実施形態について説明する。第１及び第２実施形態と同一又は類似する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略することがある。
　図４は、第３実施形態に係る電解水生成装置１を概略的に示す図である。この電解水生成装置１は、第２実施形態と同じく第２タンク４、第２供給管４１、第２排出管４２、電磁弁７を備えない点、及び、電磁弁６に代えて第１供給管３１の途中に電磁弁９を備える点で、図１に示したものと相違する。電磁弁９はコントローラ５に接続され、コントローラ５の制御により第１供給管３１を閉塞する閉状態と、第１供給管３１を開放する開状態との間で切り替わる。第１供給管４１は、例えば水道管などの水圧が加えられた給水配管である給水源ＷＳに接続されている。なお、電磁弁９は、第１排出管３２に設けられても良い。
　さらに、図４に示す電解ユニット２は、第２実施形態と同じく第２隔膜２４及び陰極室２６を備えない点、及び、給水源ＷＳから第１供給管３１を介して供給される水を電解液に変える収容室２７を備える点で、図１に示したものと相違する。
　収容室２７は、固体の電解質、例えば固体塩を収容している。図４の例において、収容室２７は、筐体２０の内部に設けられている。例えば、収容室２７を筐体２０に対して開閉可能、着脱可能、或いは引出し可能な構造とすることで、固体塩を容易に充填することができる。
　収容室２７及び電解液室２５は、フィルタ２８（メッシュ）によって仕切られている。フィルタ２８は、収容室２７の電解質が固体のまま電解液室２５に移動することを防ぐ一方で、液体の通過を許容する。このようなフィルタ２８としては、例えば、金属線などの線体を平面的或いは立体的に編み上げたものや、金属板などの板材に複数の小孔を開けたものなど、種々のタイプを利用できる。
　筐体２０は、第１端部２０ａ側の壁部（底壁）に、第１供給管３１と収容室２７とを連通させる開口部２０ｃ（貫通孔）を有している。図４の例においては、この開口部２０ｃと第１供給管３１との間に逆止弁２９が設けられている。この逆止弁２９は、第１供給管３１から収容室２７に向かう方向に流れる液体を通過させるとともにこの逆方向に流れる液体を遮断する可動材２９ａを備えている。可動材２９ａとしては、例えばゴム製のダイヤフラムやボールを用いることができる。
　電磁弁９が閉状態にあるとき、給水源ＷＳからの水は第１供給管３１を流れず、電解液室２５の電解液は排出されない。一方で、電磁弁９が開状態にあるとき、給水源ＷＳからの水が第１供給管３１及び逆止弁２９を介して収容室２７に流入する。収容室２７に流入した水には固体塩が溶解して電解液となり、この電解液がフィルタ２８を通過して電解液室２５に流入するとともに、電解液室２５の電解液が第１排出管３２に流出する。
　逆止弁２９を設けたことにより、電解液室２５及び収容室２７から第１供給管３１への電解液の移動が防がれる。したがって、給水源ＷＳに電解液が到達し、給水源ＷＳに関わる配管などが腐食されることがない。さらには、第１供給管３１及び電磁弁９などに腐食対策を施す必要がなく、電解水生成装置１の製造コストを低減することができる。
　本実施形態においても、第１供給管３１、電解液室２５、及び第１排出管３２は、電解液系統の非循環の流路を形成する。さらに、電磁弁９は、この流路に液体（水及び電解液）を流す送液装置として機能する。但し、電磁弁９に代えて、第１供給管３１又は第１排出管３２に設けられたポンプなどの他の送液装置を用いても良い。
　第１実施形態と同じく、コントローラ５は、図２のフローチャートに示す電解動作を実行する。本実施形態において、コントローラ５は、第１規定量の電解液が電解液室２５に流入し、当該第１規定量の電解液が電解液室２５から排出される時間だけ電磁弁９を開状態とすることで、ステップＳ４の動作を実現する。
　本実施形態の構成であっても、第１及び第２実施形態と同様の作用を得ることができる。さらに、本実施形態のように第１タンク３を設けないことで、電解水生成装置１の構成をさらに簡略化することができる。
　陰極室２６に関する構成を除き上述した実施例と概ね同様の条件の電解水生成装置１においては、収容室２７に固体塩を例えば２０ｇ収容した場合に、約２００ｌの電解水（次亜塩素酸水）を生成することができる。一度の固体塩の充填でより多くの電解水を生成するためには、収容室２７の容量を大きくすれば良い。
　（第４実施形態）　
　第４実施形態について説明する。第１乃至第３実施形態と同一又は類似する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略することがある。
　図５は、第４実施形態に係る電解水生成装置１を概略的に示す図である。この電解水生成装置１は、第３実施形態と同じく、第２タンク４、第２供給管４１、第２排出管４２、電磁弁７を備えない点、及び、電磁弁６に代えて第１供給管３１の途中に電磁弁９を備える点で、図１に示したものと相違する。第１タンク３には、電解液ではなく水が溜められている。さらに、この電解水生成装置１は、第１供給管３１の途中に収容室ユニット１００を備えている。第１供給管３１は、収容室ユニット１００の上流側（第１タンク３側）の上流部分３１ａと、収容室ユニット１００の下流側（電解液室２５側）の下流部分３１ｂとを含む。
　収容室ユニット１００は、固体の電解質、例えば固体塩を収容する収容室１０１を内部に形成する筐体１０２を備えている。筐体１０２には、第１フィルタ１０３及び第２フィルタ１０４が設けられている。収容室１０１は、第１フィルタ１０３及び第１供給管３１の上流部分３１ａを介して第１タンク３と接続されるとともに、第２フィルタ１０４及び第１供給管３１の下流部分３１ｂを介して電解液室２５に接続されている。第１フィルタ１０３は、収容室１０１の電解質が固体のまま第１供給管３１の上流部分３１ａに移動することを防ぐ一方で、液体の通過を許容する。第２フィルタ１０４は、収容室１０１の電解質が固体のまま第１供給管３１の下流部分３１ｂに移動することを防ぐ一方で、液体の通過を許容する。このような第１フィルタ１０３及び第２フィルタ１０４としては、例えば、金属線などの線体を平面的或いは立体的に編み上げたものや、金属板などの板材に複数の小孔を開けたものなど、種々のタイプを利用できる。
　図５の例においては、第１フィルタ１０３と第１供給管３１の上流部分３１ａとの間に逆止弁１０５が設けられている。この逆止弁１０５は、第１供給管３１の上流部分３１ａから収容室１０１に向かう方向に流れる液体を通過させるとともにこの逆方向に流れる液体を遮断する可動材１０５ａを備えている。可動材１０５ａとしては、例えばゴム製のダイヤフラムやボールを用いることができる。
　第１供給管３１の上流部分３１ａ（及び逆止弁１０５）と筐体１０２は、例えば継手構造を介して着脱自在に連結されている。同じく、第１供給管３１の下流部分３１ｂと筐体１０２は、例えば継手構造を介して着脱自在に連結されている。
　電磁弁９が閉状態にあるとき、第１タンク３からの水は第１供給管３１を流れず、電解液室２５の電解液は排出されない。一方で、電磁弁９が開状態にあるとき、水頭圧によって第１タンク３からの水が第１供給管３１の上流部分３１ａ、逆止弁１０５、及び第１フィルタ１０３を介して収容室１０１に流入する。収容室１０１に流入した水には固体塩が溶解して電解液となり、この電解液が第２フィルタ１０４及び第１供給管３１の下流部分３１ｂを通過して電解液室２５に流入するとともに、電解液室２５の電解液が第１排出管３２に流出する。
　逆止弁１０５を設けたことにより、収容室１０１から第１供給管３１の上流部分３１ａへの電解液の移動が防がれる。したがって、第１タンク３、第１供給管３１の上流部分３１ａ、及び電磁弁９などに腐食対策を施す必要がなく、電解水生成装置１の製造コストを低減することができる。
　本実施形態においても、第１供給管３１（上流部分３１ａ及び下流部分３１ｂ）、電解液室２５、及び第１排出管３２は、電解液系統の非循環の流路を形成する。さらに、電磁弁９は、この流路に液体（水及び電解液）を流す送液装置として機能する。但し、電磁弁９に代えて、第１供給管３１又は第１排出管３２に設けられたポンプなどの他の送液装置を用いても良い。
　第１実施形態と同じく、コントローラ５は、図２のフローチャートに示す電解動作を実行する。本実施形態において、コントローラ５は、第１規定量の電解液が電解液室２５に流入し、当該第１規定量の電解液が電解液室２５から排出される時間だけ電磁弁９を開状態とすることで、ステップＳ４の動作を実現する。
　本実施形態の構成であっても、第１乃至第３実施形態と同様の作用を得ることができる。さらに、電解ユニット２及び収容室ユニット１００を独立させたことにより、最適な容量の電解ユニット２及び収容室ユニット１００を適宜に組み合わせて電解水生成装置１を構成することができる。
　また、第１タンク３の水を用いて電解液を生成するために、水道設備等の制約を受けることなく電解水生成装置１を設置することができる。
　本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
　例えば、第１実施形態の構成において、第１タンク３に電解液ではなく水を溜め、電解ユニット２に対して第３実施形態にて開示した収容室２７を設けたり、第１供給管３１の途中に第４実施形態にて開示した収容室ユニット１００を設けたりしても良い。
　また、第１実施形態の構成において、第２実施形態にて開示したポンプ８を用いた電解液系統の流路を形成しても良いし、第３実施形態にて開示した給水源ＷＳ及び電磁弁９を用いた電解液系統の流路を形成しても良い。その他、各実施形態にて開示した流路と電解ユニット２は適宜に組み合わせることができる。

Claims (20)

  1. 　第１電極と、前記第１電極と対向する第２電極と、前記第１電極及び前記第２電極の間に配置された第１隔膜と、電解液を収納し前記第１隔膜を壁面の一部とし前記第１電極を含まない電解液室とを備え、水を収納した容器内に配置され前記容器内の水から電解水を生成する電解ユニットと、
    　前記電解液室を含む非循環の流路と、
    　前記流路に液体を流す送液装置と、
    　前記送液装置を制御し、前記電解液室への液体の供給、及び、前記電解液室からの電解液の排出を間欠的に行う制御装置と、
    　を備える電解水生成装置。
  2. 　前記電解液室に供給される電解液は、塩化物水溶液であり、
    　前記電解水は、次亜塩素酸水である、
    　請求項１に記載の電解水生成装置。
  3. 　前記第１電極は陽極であり、前記第２電極は陰極であり、
    　前記電解ユニットは、
    　前記第１隔膜及び前記第２電極の間に配置された第２隔膜と、
    　前記第２隔膜により前記電解液室と区画された陰極室と、
    　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. 　前記第２電極は、前記電解液室の内部に配置されている、
    　請求項１又は２に記載の電解水生成装置。
  5. 　前記第１隔膜は、透水性を有する多項質膜であり、
    　前記電解液室側から前記第１隔膜に加わる水圧は、前記容器側から前記第１隔膜に加わる水圧よりも大きい、
    　請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載の電解水生成装置。
  6. 　前記制御装置は、
    　前記送液装置による前記電解液室への電解液の供給、及び、前記電解液室からの電解液の排出を停止するとともに、前記第１電極及び前記第２電極に通電する第１動作と、
    　前記第１動作の実行時、前記電解液室の電解液における電解質の濃度が飽和濃度の２０％以上かつ８０％以下の範囲で定められた規定値に低下したことに応じて、前記送液装置により前記電解液室に規定量の電解液を供給するとともに、前記電解液室から前記規定量の電解液を排出する第２動作と、
    　を交互に実行する、
    　請求項１乃至５のうちいずれか１項に記載の電解水生成装置。
  7. 　前記制御装置は、
    　前記送液装置による前記電解液室への電解液の供給、及び、前記電解液室からの電解液の排出を停止するとともに、前記第１電極及び前記第２電極に通電する第１動作と、
    　前記第１動作の実行時、前記第１電極及び前記第２電極の間の電位差が規定値に達したことに応じて、前記送液装置により前記電解液室に規定量の電解液を供給するとともに、前記電解液室から前記規定量の電解液を排出する第２動作と、
    　を交互に実行する、
    　請求項１乃至５のうちいずれか１項に記載の電解水生成装置。
  8. 　前記規定量は、前記電解液室の容量の３０％以上かつ１５０％以下の範囲にある、
    　請求項６又は７に記載の電解水生成装置。
  9. 　前記電解液室の容量は、２ｍｌ以上かつ２００ｍｌ以下の範囲内にある、
    　請求項１乃至８のうちいずれか１項に記載の電解水生成装置。
  10. 　電解液を溜めるタンクをさらに備え、
    　前記流路は、
    　前記タンクから前記電解液室に電解液を供給する供給管と、
    　前記電解液室から電解液を排出する排出管と、
    　を含む、
    　請求項１乃至９のうちいずれか１項に記載の電解水生成装置。
  11. 　前記送液装置は、前記排出管を閉塞する閉状態と前記排出管を開放する開状態とで切り替わる弁であり、
    　前記タンクは、前記排出管の出口よりも重力方向において高い位置に設けられている、
    　請求項１０に記載の電解水生成装置。
  12. 　前記送液装置は、前記供給管又は前記排出管に設けられたポンプである、
    　請求項１０に記載の電解水生成装置。
  13. 　前記流路は、
    　給水源と前記電解ユニットとを接続する供給管と、
    　前記電解液室から電解液を排出する排出管と、
    　を含み、
    　電解質を収容するとともに前記供給管を流れる前記給水源からの水に前記電解質を溶解させて、前記電解液室に供給される電解液を生成する収容室をさらに備える、
    　請求項１乃至９のうちいずれか１項に記載の電解水生成装置。
  14. 　前記収容室は、前記電解ユニットに設けられている、
    　請求項１３に記載の電解水生成装置。
  15. 　前記収容室は、前記供給管の途中に設けられている、
    　請求項１３に記載の電解水生成装置。
  16. 　前記給水源は、圧力が加えられた水が流れる給水配管であり、
    　前記送液装置は、前記供給管又は前記排出管を閉塞する閉状態と前記供給管又は前記排出管を開放する開状態とで切り替わる弁である、
    　請求項１３乃至１５のうちいずれか１項に記載の電解水生成装置。
  17. 　前記給水源は、水を溜めるタンクであり、
    　前記送液装置は、前記供給管又は前記排出管を閉塞する閉状態と前記供給管又は前記排出管を開放する開状態とで切り替わる弁であり、
    　前記タンクは、前記排出管の出口よりも重力方向において高い位置に設けられている、
    　請求項１３乃至１５のうちいずれか１項に記載の電解水生成装置。
  18. 　前記給水源は、水を溜めるタンクであり、
    　前記送液装置は、前記供給管又は前記排出管に設けられたポンプである、
    　請求項１３乃至１５のうちいずれか１項に記載の電解水生成装置。
  19. 　前記容器をさらに備える、
    　請求項１乃至１８のうちいずれか１項に記載の電解水生成装置。
  20. 　第１電極と、前記第１電極と対向する第２電極と、前記第１電極及び前記第２電極の間に配置された第１隔膜と、電解液を収納し前記第１隔膜を壁面の一部とし前記第１電極を含まない電解液室とを備えた電解ユニットを、水を収納した容器内に配置することと、
    　前記電解ユニットが前記容器内に配置された状態で、前記電解液室を含む非循環の流路に液体を流す送液装置による前記電解液室への液体の供給、及び、前記電解液室からの電解液の排出を停止するとともに、前記第１電極及び前記第２電極に通電して前記容器内の水から電解水を生成する第１動作を行うことと、
    　前記送液装置により前記電解液室に規定量の液体を供給するとともに、前記電解液室から前記規定量の電解液を排出する第２動作を行うことと、
    　を含み、
    　前記第１動作と前記第２動作とを交互に繰り返す、電解水生成方法。
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