WO2016157570A1 - 電解水生成装置および電極ユニット - Google Patents

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WO2016157570A1
WO2016157570A1 PCT/JP2015/075245 JP2015075245W WO2016157570A1 WO 2016157570 A1 WO2016157570 A1 WO 2016157570A1 JP 2015075245 W JP2015075245 W JP 2015075245W WO 2016157570 A1 WO2016157570 A1 WO 2016157570A1
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WO
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water
generated
electrode unit
container
chamber
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PCT/JP2015/075245
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English (en)
French (fr)
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横田　昌広
二階堂　勝
修 小野
齋藤　誠
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
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B15/00—Operating or servicing cells
    • C25B15/02—Process control or regulation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B9/00—Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features

Definitions

  • Embodiment described here is related with an electrolyzed water generating device and an electrode unit.
  • an electrolyzed water generating apparatus that generates electrolyzed water such as hypochlorous acid water or alkaline ionized water by electrolysis is known.
  • an electrolyzed water generating apparatus there is a flowing water type electrolyzed water generating apparatus that generates electrolyzed water by flowing an electrolytic solution and water into an electrolyzer having a two-diaphragm and two-chamber three-chamber type. Proposed.
  • an electrode unit having an anode and a cathode and separating the electrolyte is introduced into an existing water tank, and the water in the water tank is changed to electrolyzed water.
  • a hydrostatic (or batch-type) electrolyzed water generator has been proposed. With such a configuration, water generated by electrolysis can be taken out while the electrolytic solution is isolated in the electrolytic solution chamber. Furthermore, since the water in the still water state is electrolyzed, the piping is simplified, the electrolytic characteristics are stabilized, and the number of usable diaphragms can be increased.
  • the problem to be solved by the present embodiment is to provide a highly reliable hydrostatic electrolyzed water generating apparatus and electrode unit that do not generate a gas such as chlorine gas.
  • the electrolyzed water generating apparatus includes a generated water container that stores water, an electrolyte chamber that is partitioned by a diaphragm and stores an electrolyte, and an anode and a cathode that face each other with the diaphragm interposed therebetween. And an electrode unit that is impregnated with water in the product water container, and a detector that detects the amount of water contained in the product water container.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of an electrolyzed water generating apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a perspective view showing an electrode unit of the electrolyzed water generating apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the electrolyzed water generating device according to the second embodiment.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the electrolyzed water generating device according to the third embodiment.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the electrolyzed water generating device according to the fourth embodiment.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of an electrolyzed water generating device according to a fifth embodiment.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing the overall configuration of the electrolyzed water generating apparatus according to the first embodiment
  • FIG. 2 is a perspective view showing an electrode unit of the electrolyzed water generating apparatus.
  • the electrolyzed water generating device 10 is configured as a hydrostatic or batch type electrolyzed water generating device that generates hydrostatic water contained in a container into electrolyzed water, that is, is converted into electrolyzed water. Yes.
  • the electrolyzed water generating device 10 is detachably attached to a generated water container (water tank) 12 that stores a liquid such as water and an upper end opening of the generated water container 12, and is placed in the generated water container 12.
  • An electrode unit 16 that is supported and arranged, and a power feeding unit 30 that supplies electrolytic power to the electrodes of the electrode unit 16 are provided.
  • the power feeding unit 30 is connected to a DC power source (not shown).
  • the generated water container 12 is formed of, for example, glass or resin excellent in acid resistance and alkali resistance, such as borosilicate glass, vinyl chloride, polypropylene, and polyethylene, and has a truncated cone shape.
  • the generated water container 12 has an upper end opening 12a.
  • the generated water container 12 is formed with a capacity capable of accommodating 1 L of water, for example.
  • the electrode unit 16 includes a support body (lid body) 14 formed in a disc shape, and a substantially cylindrical housing that is supported by the support body and is positioned coaxially with the support body.
  • a body 18 and a drainage mechanism 50 provided at the lower end of the housing 18 are provided.
  • the support 14 is made of a resin having excellent acid resistance and alkali resistance, such as vinyl chloride, polypropylene, and polyethylene.
  • the support 14 is detachably attached to the upper end opening 12a of the generated water container 12, and also functions as a lid for closing the upper end opening 12a.
  • An injection port 14 a for injecting an electrolytic solution is formed at the center of the support 14.
  • the support 14 integrally has an injection tube 14b extending from the lower surface of the support, and the injection tube 14b communicates with the injection port 14a.
  • the housing 18 is formed of a resin having excellent acid resistance and alkali resistance, such as vinyl chloride, polypropylene, and polyethylene.
  • the casing 18 includes an intermediate frame 21 that forms an intermediate chamber (electrolyte chamber) 20, a cathode case 24 that forms a cathode chamber (generation chamber) 22, and a stirring case 28 that forms a stirring chamber (generation chamber) 26. ,have.
  • a cathode case 24 and a stirring case 28 are joined to both sides of the intermediate frame 21 to form a cylindrical shape as a whole.
  • a rectangular first diaphragm 32a is provided so as to close one opening of the intermediate chamber 20, and a rectangular second diaphragm 32b is provided so as to close the other opening of the intermediate chamber 20.
  • the first diaphragm 32a and the second diaphragm 32b face each other.
  • the intermediate chamber 20 is partitioned between the first diaphragm 32a and the second diaphragm 32b.
  • the intermediate chamber 20 and the stirring chamber 26 (inside the generated water container 12) are partitioned by a first diaphragm 32a, and the intermediate chamber 20 and the cathode chamber are partitioned by a second diaphragm 32b.
  • the intermediate chamber 20 is formed with a capacity of 10 mL, for example.
  • An upper end of the intermediate chamber 20 communicates with the injection pipe 14 b, and an electrolyte drain port (first drain port) 20 a is formed at the lower end of the intermediate chamber 20.
  • the first diaphragm 32a and the second diaphragm 32b are diaphragms having water permeability.
  • each of the first diaphragm 32a and the second diaphragm 32b uses a water-permeable microfiltration membrane (Microfiltration Membrane: MF membrane), an ultrafiltration membrane (Ultrafiltration Membrane: UF membrane), or the like.
  • the first diaphragm 32a and the second diaphragm 32b are made of a material containing, for example, polyvinylidene fluoride (PolyVinylidene ⁇ ⁇ DiFuoride: PVDF) and titanium oxide, which are excellent in chemical resistance and drying property.
  • PVDF polyvinylidene fluoride
  • Porous membranes are water permeable and have a high ability to replenish electrolytes consumed by electrolysis around the anode and cathode.
  • electrolyzed water generators such as the flowing water type, where the water pressure difference is high, the electrolysis product flows out due to the differential pressure. It was difficult to use.
  • the porous diaphragm can be used without any problem, electrolysis can be performed with high generation efficiency, and the electrode unit is used after use. It can also be left dry.
  • a rectangular plate-like anode 34a is provided adjacent to and opposed to the outside of the first diaphragm 32a.
  • the anode 34 a is located in the stirring chamber 26.
  • a rectangular plate-like cathode 34b is provided adjacent to and opposed to the outside of the second diaphragm 32b.
  • the cathode 34 b is located in the cathode chamber 22.
  • the anode 34a and the cathode 34b are opposed to each other with the intermediate chamber 20 interposed therebetween.
  • the anode 34a and the cathode 34b are electrically connected to the power feeding unit 30 through connection terminals and wiring.
  • a catalyst for reducing an overvoltage of chlorine gas generation with respect to oxygen gas generation such as iridium is formed on an electrode provided with a water-permeable hole of a titanium base.
  • the cathode 34b is an electrode provided with a water-permeable hole made of a titanium base material.
  • a catalyst for reducing an overvoltage of water decomposition such as platinum may be formed.
  • the anode 34a and the cathode 34b are formed of, for example, a substantially rectangular plate-shaped titanium substrate having a thickness of about 1 mm, and a fine through hole (not shown) for allowing liquid to pass through the center (effective reaction region). Is formed.
  • a catalyst is formed on the surface of the base material to reduce an overvoltage of chlorine gas generation with respect to oxygen gas generation such as iridium.
  • a catalyst for reducing the overvoltage of water decomposition such as platinum is formed on the surface of the base material in order to further reduce the electrolysis voltage.
  • the cathode chamber 22 is formed with a capacity of about 20 mL, for example.
  • a cathode water drain port (second drain port) 22 a is provided at the lower end of the cathode chamber 22.
  • an exhaust port 24 b for exhausting gas generated in the cathode chamber 22 and a water intake port 24 c for taking water in the generated water container 12 into the cathode chamber 22 are formed at the upper end of the cathode case 24. Yes.
  • the agitation case 28 forming the agitation chamber 26 includes a plurality of water intakes 28 a for taking the water in the generated water container 12 into the agitation chamber 26, and the electrolyzed water generated in the agitation chamber 26. And a plurality of outlets 28b for discharging into the interior. Further, the stirring case 28 has a plurality of stirring plates (fins) 36 disposed in the stirring chamber 26. The plurality of stirring plates 36 extend substantially horizontally, and are provided at intervals in the longitudinal direction (height direction) of the stirring case 28.
  • the stirring chamber 44 is partitioned into a plurality of chambers arranged in the longitudinal direction of the stirring case 40 by a plurality of stirring plates 36, and each chamber is in contact with the anode 34a.
  • Each of the plurality of chambers communicates with or opens to the outside (the generated water container 12) through the water intake port 28a and the discharge port 28b.
  • the water in the generated water container 12 is taken into each chamber of the stirring chamber 44 through the water intake port 28a, and is discharged into the generated water container 12 from the discharge port 28b.
  • the drainage mechanism 50 has a lid 52 that is rotatably provided at the lower end of the housing 18.
  • the lid 52 is formed in a cylindrical cap shape whose lower end is closed.
  • the lid 52 has a bottom wall 52a that faces the lower end of the housing 18, and, for example, a circular plate-like packing (sealing member) 58 is attached to the center of the bottom wall 52a.
  • a plurality of arc-shaped drain ports 56 are formed at the peripheral edge of the bottom wall 52a.
  • the packing 58 and the bottom wall 52a function as a valve body.
  • a drainage hole 57 is formed through the packing 58 and the bottom wall 52 a, and the drainage hole 57 is located eccentrically with respect to the rotation center axis of the lid body 52.
  • the drain hole 57 is positioned away from the electrolyte drain port 20a and the cathode water drain port 22a, and the packing 58 is in contact with the lower end of the housing 18 to perform electrolysis.
  • the liquid drain port 20a and the cathode water drain port 22a are sealed.
  • the electrolyzed water generating apparatus 10 includes a detector 60 that detects the amount of water stored in the generated water container 12.
  • the detector 60 is built in the electrode unit 16. That is, as shown in FIG. 1, the stirring case 28 of the electrode unit 16 includes a measurement chamber 62 formed at the upper end of the stirring chamber, and a water intake port 64 a for taking water in the generated water container 12 into the measurement chamber 62. And an exhaust port 64b for discharging the air in the measurement chamber 62.
  • the detector 60 includes a float sensor 66 provided in the measurement chamber 62 and positioned above the anode 34a. The float sensor 66 detects the water surface position in the generated water container 12, here, the position of the water surface in the measurement chamber 62.
  • the float sensor 66 includes a float 66a that is disposed in the measurement chamber 62 and floats on the water surface in the measurement chamber 62, and a pivot portion 66b that supports the float 66a so as to be movable up and down and detects the floating position of the float 66a. Yes.
  • the pivot portion 66 b is electrically connected to the controller 68 of the power feeding unit 30 via the wiring 47 provided in the support body 14.
  • the controller 68 controls energization from the power feeding unit 30 in accordance with a detection signal from the pivot 66b of the float sensor 66.
  • the float 66a rises so as to float on the water surface.
  • the pivot 66b detects the floating position of the float 66a and sends a detection signal to the controller 68.
  • the controller 68 determines that the float 66a is floating at a predetermined position, that is, when it is determined that a predetermined amount of water in the generated water container 12 is stored, the controller 68 supplies power to the electrode. Allow.
  • the controller 68 stops or prohibits the energization from the power supply unit 30.
  • the generated water is generated by the electrolyzed water generating apparatus 10 configured as described above, a predetermined amount of water is put into the generated water container 12 with the electrode unit 16 removed, and approximately 1 L of water is accommodated.
  • the input water may be generally available water such as tap water.
  • salt water having a concentration of about 20% prepared in advance is poured into the intermediate chamber 20 of the electrode unit 16 from the inlet 14a. Approximately 10 mL of salt water is injected and the intermediate chamber 20 is filled with salt water.
  • the lid body 52 of the drainage mechanism 50 is set at the closed position.
  • the electrode unit 16 into which salt water has been injected is inserted into the product water container 12, and the support 14 is fitted into the upper end opening 12 a of the product water container 12. Thereby, the electrode unit 16 is attached to the generated water container 12 and immersed in the water in the generated water container 12.
  • a part of the water in the product water container 12 flows into the cathode chamber 22 from the water intake port 24 c of the cathode case 24, and about 20 mL of water is filled in the cathode chamber 22.
  • part of the water in the generated water container 12 flows into the stirring chamber 26 from the plurality of water intakes 28a of the stirring case 28, and each chamber is filled with water.
  • the stirring chamber 26 since the stirring chamber 26 has a structure opened in the generated water container 12, the entire generated water container 12 including the stirring chamber 26 of the electrode unit 16 forms a large anode chamber. Therefore, the electrolyzed water generating apparatus 10 has a two-diaphragm three-chamber structure having the intermediate chamber 20, the cathode chamber 22, and the anode chamber as a whole.
  • the water in the generated water container 12 flows into the measurement chamber 62 from the water intake 64 a and forms a water surface with a predetermined height in the measurement chamber 62.
  • the float 66a of the float sensor 66 rises and floats on the water surface.
  • the pivot portion 66 b detects the floating of the float 66 a and sends a detection signal to the controller 68.
  • the controller 68 determines that a predetermined amount of water is stored in the generated water container 12 and allows the power supply unit 30 to energize.
  • the salt water in the intermediate chamber 20 is electrolyzed by supplying a 1 A electrolysis current from the power supply unit 30 to the anode 34a and the cathode 34b for about 4 minutes.
  • Sodium ions that are ionized in the salt water of the intermediate chamber 20 are attracted to the cathode 34b, and flow into the cathode chamber 22 through the second diaphragm 32b.
  • water is electrolyzed by the cathode 34b to generate hydrogen gas, and an aqueous sodium hydroxide solution (alkaline water) is generated by the hydrogen gas and sodium ions.
  • 20 mL of sodium hydroxide water having a pH of about 13 is generated in the cathode chamber 22.
  • the chloride ion ionized in the salt water in the intermediate chamber 20 is attracted to the anode 34a, passes through the first diaphragm 32a, and flows into the stirring chamber (anode chamber, generation chamber) 26.
  • the stirring chamber 26 the chlorine ions give electrons to the anode 34a to generate chlorine gas.
  • the generated chlorine gas is dissolved in water in the stirring chamber 26 to generate acidic water (hypochlorous acid water and hydrochloric acid).
  • the acidic water generated in this way flows along the stirring plate 36 due to the retention of bubbles mainly composed of oxygen and is stirred and discharged from the discharge outlet 28b to the water in the generated water container 12.
  • the plurality of stirring plates 36 assist the stirring of the anode-side electrolysis product into the product water container 12, and the electrolyte that diffuses from the intermediate chamber 20 into the stirring chamber 26 through the first diaphragm 32a. It plays a role of temporarily increasing the concentration around the electrode.
  • the water in the product water container 12 is taken into the stirring chamber 26 at any time, becomes acidic water, and is mixed with the water in the product water container 12. Thereby, 1 L of water in the generated water container 12 can be changed to hypochlorous acid water having an effective chlorine concentration of 50 ppm, that is, generated.
  • 10 mL of salt water once injected into the intermediate chamber 20 can be continuously used about 10 times for the production of 1 L of hypochlorous acid water having a concentration of 50 ppm.
  • the electrode unit 16 is removed from the generated water container 12, and the hypochlorous acid water generated in the generated water container 12 is drained and used for various sterilization applications.
  • alkaline water sodium hydroxide water
  • the lid 52 of the drainage mechanism 50 is turned from the closed position to the first open position to open the cathode water drain port 22a.
  • the salt water can be used for generation of about 10 times (10 L) if it is 50 ppm hypochlorous acid water as described above.
  • the water can be replaced with new water, and the above-described generation operation can be repeatedly electrolyzed, so that salt water can be consumed effectively without waste.
  • the water contained in the generated water container 12 is converted into hypochlorous acid water having bactericidal properties by the electrode unit 16 in which the electrolytic solution chamber is previously filled with salt water.
  • the cathode chamber 22 can generate sodium hydroxide water having a cleaning function and can extract not only hypochlorous acid water but also sodium hydroxide water.
  • the salt water is isolated in the intermediate chamber (electrolyte chamber) 20, the salt water is not mixed in a large amount in the above-described two kinds of electrolyzed water, and at the same time, the quality of the salt water is not altered by the electrolytic product. .
  • the drainage mechanism 50 provided at the lower end of the electrode unit 16 can selectively drain salt water (electrolyte) and cathode water.
  • salt water electrolyzed water
  • the salt water in the electrolyte chamber can be reused a plurality of times, and the salt water can be consumed effectively without waste.
  • the electrolyzed water generating apparatus 10 having the configuration in which the electrolytic solution is isolated from the electrode unit 16, even when there is no water in the generated water container in which the electrolyzed water is to be generated, chlorine gas is generated at the anode by the electrolytic solution filled and separated, and hydrogen gas at the cathode The resulting electrolytic reaction takes place. If the generated water container 12 has a predetermined amount of water, that is, if at least the amount of water in which the anode 34a and the cathode 34b are immersed in water is accommodated, the chlorine gas generated at the anode is generated in the generated water container.
  • hypochlorous acid and hydrochloric acid are produced, and the water in the produced water container is changed to hypochlorous acid water.
  • this chlorine gas reaction does not occur and the chlorine gas diffuses as it is.
  • the electrolyzed water generating apparatus 10 includes the detector 60 built in the electrode unit 16, for example, the float sensor 66, and whether or not an appropriate amount of water is contained in the generated water container 12. Whether or not can be detected. That is, if there is an appropriate amount of water in the generated water container 12, as shown in FIG. 1, it is detected that the float 66a of the float sensor 66 is lifted and is normal. On the other hand, when there is no appropriate amount of water in the generated water container 12, the float 66a does not float, the float sensor 66 detects this, and the controller 68 controls energization so that the electrolysis operation cannot be performed.
  • the float sensor 66 above the anode 34a of the electrode unit 16, it is possible to reliably detect whether or not there is an appropriate amount of water in the product water container 12. From the above, according to the present embodiment, it is possible to provide a highly reliable hydrostatic electrolyzed water generating apparatus and electrode unit without generating a gas such as chlorine gas.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating the electrolyzed water generating device according to the second embodiment.
  • the electrolyzed water generating apparatus 10 includes a detector 60 built in the electrode unit 16, and the detector 60 uses a capacitance sensor 65.
  • the capacitance sensor 65 is provided in the measurement chamber 62 of the electrode unit 16, and is disposed above the anode 34a, particularly at a height position of an appropriate amount of water.
  • the capacitance sensor 65 is electrically connected to the controller 68 via the wiring 67.
  • a water intake port and an exhaust port are not provided.
  • the electrostatic capacity sensor 65 detects the electrostatic capacity of the installed proximity area, but detects whether there is an appropriate amount of water in the generated water container 12 by detecting the electrostatic capacity difference between air and water.
  • the controller 68 controls energization by the power feeding unit 30 according to the detection signal from the capacitance sensor 65, that is, permits energization from the power feeding unit 30 only when an appropriate amount of water is detected.
  • the other configuration of the electrolyzed water generating apparatus 10 is the same as that of the electrolyzed water generating apparatus of the first embodiment described above.
  • the same operational effects as those of the first embodiment described above can be obtained.
  • FIG. 4 is a sectional view showing an electrolyzed water generating apparatus according to the third embodiment.
  • the electrolyzed water generating apparatus 10 includes a support base 70 on which the generated water container 12 is placed and supported, and a power supply handle 76 extending upward from the support base 70. .
  • the detector 60 is provided inside the support base 70.
  • the power supply handle 76 constitutes a part of the power supply unit 30.
  • the support base 70 includes a base 72 and a support plate (container tray) 74 that is disposed on the base 72 so as to be movable up and down and on which the generated water container 12 is placed.
  • the support plate 74 is elastically supported on the base 75 by a plurality of dampers, for example, a plurality of coil springs 75.
  • a pressing convex portion 74 a is integrally formed at the center of the lower surface of the support plate 74.
  • the detector 60 uses a strain sensor 61 provided in the support base 70 so as to face the pressing protrusion 74a.
  • the strain sensor 61 is disposed below the pressing projection 74a so as to be displaceable in accordance with the elevation of the support plate 74. That is, when the generated water container 12 is placed on the support plate 74 and the support plate 74 is lowered, the strain sensor 61 is pressed by the pressing convex portion 74 a and is displaced according to the weight of the generated water container 12.
  • the strain sensor 61 detects the weight of the generated water container 12 by detecting the amount of strain.
  • the strain sensor 61 is electrically connected to a controller 68 provided in the support base 70.
  • the controller 68 detects the weight of the generated water container 12 according to the detection signal from the strain sensor 61 and controls the energization from the power supply unit 30.
  • the controller 68 determines that a predetermined amount of water is stored in the generated water container 12 and allows the power supply unit 30 to energize.
  • the controller 68 determines that the generated water container 12 is not filled with water or the amount of water is insufficient, and stops or inhibits the power supply from the power supply unit 30.
  • the power supply handle 76 extends from the support base 70 along the side surface of the generated water container 12 to a position facing the side surface of the support body 14.
  • the power feeding unit 30 has a pair of energization terminals 82 provided at the upper end of the power feed handle 76, and these energization terminals 82 are installed so as to be able to face and contact the connection terminals 84 exposed on the side surface of the support 14.
  • the power supply terminal 82 extends through the power supply handle 76 and is electrically connected to the power supply terminal 82, a power supply cable 85 led out from the lower end of the power supply handle 76, and a middle part of the power supply cable 85.
  • an AC adapter 86 connected thereto.
  • the controller 68 is connected to the AC adapter 86 via wiring and a power supply cable 85.
  • connection terminal 84 of the electrode unit 16 comes into contact with the energization terminal 82 of the power feeding unit 30, and the anode 34 a and the cathode 34 b are electrically connected to the power feeding unit 30. Thereby, it will be in the state which can supply with electricity from the electric power feeding part 30 to the anode 34a and the cathode 34b. In other words, power is supplied only when the generated water container 12 is properly installed on the support base 70.
  • the electrode unit 16 has a configuration in which the cathode chamber is omitted and only the intermediate chamber (electrolyte chamber) 20 and the stirring chamber 26 are provided. That is, one side of the intermediate chamber 20 is closed by the intermediate frame 21, and the opening on the other side is closed and partitioned by the first diaphragm 32a.
  • the anode 34a is provided adjacent to and opposed to the outside of the first diaphragm 32a.
  • the cathode 34b is provided in the intermediate chamber 20, and faces the anode 34a with the intermediate chamber 20 and the first diaphragm 32a interposed therebetween.
  • the anode 34a and the cathode 34b are electrically connected to the connection terminal 84 provided on the side surface of the support 14 via the wiring.
  • Other configurations of the electrode unit 16 are the same as those of the electrode unit 16 in the first embodiment described above, except for the detector. Even when the electrode unit 16 includes only the intermediate chamber (electrolyte chamber) 20, the water in the generated water container 12 can be properly supplied with hypochlorous acid only by mixing the electrolyte and the cathode water. Can be produced in water.
  • the weight of the generated water container 12 is distorted via the support plate 74 by placing the generated water container 12 at an appropriate position on the support base 70. It is transmitted to the sensor 61. Thereby, the strain sensor 61 can detect the weight of the generated water container 12, that is, whether or not an appropriate amount of water is stored in the generated water container 12. Then, the controller 68 detects the weight of the generated water container 12 according to the detection signal from the strain sensor 61 and controls the energization from the power supply unit 30. When the weight is equal to or greater than the predetermined weight, the controller 68 determines that a predetermined amount of water is stored in the generated water container 12 and allows the power supply unit 30 to energize.
  • the controller 68 determines that the generated water container 12 is not filled with water or the amount of water is insufficient, and stops or inhibits the power supply from the power supply unit 30. Therefore, also in the third embodiment, a highly reliable electrolyzed water generating apparatus and electrode unit can be provided without generating a gas such as chlorine gas.
  • FIG. 5 is a sectional view showing an electrolyzed water generating apparatus according to the fourth embodiment.
  • the configuration of the support base 70 is different from the support base in the third embodiment described above. That is, according to the present embodiment, the support base 70 on which the generated water container 12 is placed is provided on the base 72 and the base 72 and can be elastically deformed according to the weight of the generated water container 12.
  • the tray-shaped cover member 77 is formed integrally with the base 72, that is, is formed in close contact with the base 72 without a gap.
  • the cover member 77 integrally includes an upper convex portion 77a that protrudes upward from the central portion of the upper surface and a lower convex portion 77b that protrudes downward from the central portion of the lower surface.
  • the strain sensor 61 of the detector 60 is provided on the base 72 within the support base 70 and faces the lower convex portion 77 b of the cover member 77.
  • the cover member 77 bends downward due to the weight of the generated water container 12, and the lower convex portion 77b pushes down the strain sensor 61. Thereby, the amount of bending of the cover member 77 can be detected by the strain sensor 61 and the weight of the generated water container 12 can be detected.
  • the appropriate amount of water in the container is reduced. Can be detected.
  • the present embodiment by separating the base 72 and the cover member 77 of the support base 70, it is possible to eliminate a separation portion where water can easily enter.
  • the other structure of the electrolyzed water generating apparatus 10 is the same as the electrolyzed water generating apparatus which concerns on 3rd Embodiment mentioned above. Therefore, also in this embodiment, it is possible to provide a highly reliable electrolyzed water generating apparatus and electrode unit without generating a gas such as chlorine gas.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing an electrolyzed water generating apparatus according to the fifth embodiment.
  • the electrolyzed water generating apparatus 10 includes the detector 60 built in the electrode unit 16, and the detector 60 uses the conductivity sensor 90.
  • the conductivity sensor 90 has two electrodes 90a and 90b arranged to face each other with a gap.
  • the electrodes 90a and 90b are provided in the measurement chamber 62 of the electrode unit 16, and are disposed above the anode 34a, particularly at the height of the water surface of an appropriate amount of water.
  • the electrodes 90 a and 90 b are electrically connected to the controller 68 through the wiring 67.
  • the conductivity sensor 90 detects a conductivity between the electrodes by applying a predetermined voltage waveform between the two electrodes 90a and 90b and detecting a response current or the like.
  • the electrodes 90a and 90b are insulative when there is no water, and when they are immersed in water, the conductivity increases due to ion conduction in the water, so this difference detects that water is in the measurement chamber 62. it can.
  • the controller 68 controls energization by the power feeding unit 30 in accordance with a detection signal from the conductivity sensor 90, that is, permits energization from the power feeding unit 30 only when an appropriate amount of water is detected.
  • the other configuration of the electrolyzed water generating apparatus 10 is the same as that of the electrolyzed water generating apparatus of the first embodiment described above.
  • the same operational effects as those of the first embodiment described above can be obtained.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments as they are, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage.
  • various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment.
  • constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.
  • the configuration in which the water in the generated water container is changed to hypochlorous acid water has been described.
  • the alkaline electrolyte water may be generated in the generated water container by replacing the anode and the cathode.
  • the electrolytic solution is salt water
  • the generated water is hypochlorous acid water and sodium hydroxide water.
  • the electrolyzed water generating apparatus is not limited to these, Liquids and various product waters can be applied.
  • the generated water container is not limited to the above-described embodiment, and can be applied to various containers, water tanks, and the like as long as they can store water.
  • the porous membrane having water permeability is used as the diaphragm, the present invention is not limited to this, and an ion-exchange membrane having ion selectivity may be used.

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Abstract

　実施形態によれば、電解水生成装置は、水を収容する生成水容器１２と、隔膜で仕切られ電解液を収納する電解液室２０と、隔膜を挟んで互いに対向する陽極３４ａおよび陰極３４ｂと、を具備し、生成水容器１２内の水に含浸される電極ユニット１６と、生成水容器１２内に収容された水の水量を検知する検知器６０と、を備えている。

Description

電解水生成装置および電極ユニット
　ここで述べる実施形態は、電解水生成装置、および電極ユニットに関する。
　従来、次亜塩素酸水やアルカリイオン水などの電解水を電解により生成する電解水生成装置が知られている。このような電解水生成装置としては、１隔膜２室型の電解槽や、２隔膜３室型の電解槽に電解液および水を流水して電解水を生成する流水式の電解水生成装置が提案されている。
　給排水に係る配管を持たず比較的簡素な構造の電解水生成装置として、陽極および陰極を有し電解液を隔離した電極ユニットを既存の水槽に投入し、この水槽内の水を電解水に変える、静水式（あるいはバッチ式）の電解水生成装置が提案されている。このような構成であれば、電解液を電解液室に隔離したまま電解による生成水を取り出すことができる。更に、静水状態の水を電解するため、配管が簡略化され、電解特性も安定し、使用できる隔膜の種類を増やすことができる。
特許第３５００１７３号公報 特許第３５５１２８８号公報 特開平１１－３１９８２９号公報 特開２００３－５３３４４号公報 特開２００４－２９００９３７号公報
　しかしながら、上述した電解液を隔離した電極ユニットを用いる静水式（バッチ式）の電解水生成装置では、水槽の水を入れ忘れた状態で、あるいは、水が不充分な状態で、電解しても、隔離された電解液により陽極で塩素ガスを発生させる電解反応が起こる。水槽に水がある状態であれば、陽極で発生した塩素ガスはただちに水と反応して次亜塩素酸および塩酸となるが、水が無い状態では塩素ガスがそのまま水槽内あるいは水槽外に拡散していく問題がある。
　本実施形態が解決しようとする課題は、塩素ガス等のガスを発生せることがなく信頼性の高い静水式の電解水生成装置および電極ユニット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、水を収容する生成水容器と、隔膜で仕切られ電解液を収納する電解液室と、前記隔膜を挟んで互いに対向する陽極および陰極と、を具備し、前記生成水容器内の水に含浸される電極ユニットと、前記生成水容器内に収容された水の水量を検知する検知器と、を備えている。
を具備している。
図１は、第１の実施形態に係る電解水生成装置の断面図。 図２は、第１の実施形態に係る電解水生成装置の電極ユニットを示す斜視図。 図３は、第２の実施形態に係る電解水生成装置の断面図。 図４は、第３の実施形態に係る電解水生成装置の断面図。 図５は、第４の実施形態に係る電解水生成装置の断面図。 図６は、第５の実施形態に係る電解水生成装置の断面図。
　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の実施形態に係る電解水生成装置の全体構成を示す断面図、図２は、電解水生成装置の電極ユニットを示す斜視図である。　
　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生成する、すなわち、電解水に変える、静水式あるいはバッチ式の電解水生成装置として構成されている。図１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）１２と、生成水容器１２の上端開口に脱着自在に装着され、生成水容器１２内に支持および配置される電極ユニット１６と、電極ユニット１６の電極に電解電力を供給する給電部３０と、を備えている。給電部３０は、図示しない直流電源に接続されている。なお、給電部３０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１２は、例えば、ホウケイ酸ガラスや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１２は、上端開口１２ａ有している。生成水容器１２は、例えば、１Ｌの水を収容可能な容量に形成されている。
　図１および図２に示すように、電極ユニット１６は、円板形状に形成された支持体（蓋体）１４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１８と、筐体１８の下端部に設けられた排水機構５０と、を備えている。
　支持体１４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１４は、生成水容器１２の上端開口１２ａに脱着自在に装着され、この上端開口１２ａを閉塞する蓋体としても機能する。支持体１４の中央部に、電解液を注入するための注入口１４ａが形成されている。更に、支持体１４は、この支持体の下面から延出する注入管１４ｂを一体に有し、この注入管１４ｂは注入口１４ａに連通している。
　筐体１８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１８は、中間室（電解液室）２０を形成する中間フレーム２１と、陰極室（生成室）２２を形成する陰極ケース２４と、撹拌室（生成室）２６を形成する撹拌ケース２８と、を有している。中間フレーム２１の両側に陰極ケース２４および撹拌ケース２８が接合され、全体として円筒形状をなしている。
　中間室２０の一方の開口を塞ぐように矩形状の第１隔膜３２ａが設けられ、中間室２０の他方の開口を塞ぐように矩形状の第２隔膜３２ｂが設けられている。第１隔膜３２ａおよび第２隔膜３２ｂは、互いに対向している。これにより、中間室２０は、第１隔膜３２ａおよび第２隔膜３２ｂの間に仕切られている。中間室２０と撹拌室２６（生成水容器１２内部）との間は第１隔膜３２ａにより仕切られ、中間室２０と陰極室との間は、第２隔膜３２ｂにより仕切られている。中間室２０は、例えば、１０ｍＬの容量に形成されている。中間室２０の上端は注入管１４ｂに連通し、また、中間室２０の下端に電解液排水口（第１排水口）２０ａが形成されている。
　本実施形態において、第１隔膜３２ａおよび第２隔膜３２ｂは、それぞれ透水性を有する隔膜である。例えば、第１隔膜３２ａおよび第２隔膜３２ｂは、それぞれ、透水性の精密ろ過膜(Microfiltration Membrane : ＭＦ膜)や限外ろ過膜（Ultrafiltration Membrane : ＵＦ膜）等を用いている。また、第１隔膜３２ａおよび第２隔膜３２ｂは、例えば、化学耐性と乾燥性に優れたポリフッ化ビニリデン（PolyVinylidene DiFuoride：ＰＶＤＦ）および酸化チタンを含む素材で形成されている。多孔質隔膜は、透水性があり電解で消費する電解質を陽極および陰極周囲に補充する能力が高いが、流水式のような水圧差がかかる電解水生成装置では差圧により電解生成物が流出してしまうため使うことが難しかった。本実施形態のような静水式の電解水生成装置では、このような差圧が作用しないため、多孔質隔膜を問題なく使うことができ、高い生成効率で電解できるとともに、使用後は電極ユニットを乾燥放置することもできる。
　第１隔膜３２ａの外側に、矩形板状の陽極３４ａが隣接、対向して設けられている。陽極３４ａは撹拌室２６内に位置している。第２隔膜３２ｂの外側に矩形板状の陰極３４ｂが隣接、対向して設けられている。陰極３４ｂは陰極室２２内に位置している。陽極３４ａおよび陰極３４ｂは、中間室２０を間に挟んで、互いに対向している。陽極３４ａおよび陰極３４ｂは、接続端子および配線を介して、給電部３０に電気的に接続されている。
　また、陽極３４ａはチタン基材の透水孔を設けた電極にイリジウムなど酸素ガス生成に対して塩素ガス生成の過電圧を低減する触媒が形成されている。陰極３４ｂはチタン基材の透水孔を設けた電極だが、より電解電圧を低減するためにプラチナなど水分解の過電圧を低減する触媒を形成してもよい。
　陽極３４ａおよび陰極３４ｂは、例えば、厚さ１ｍｍ程度のほぼ矩形板状のチタン基材で形成され、中央部（有効反応領域）には液体を通過させるための微細な貫通孔（図示せず）が形成されている。陽極３４ａは、基材の表面にイリジウムなど酸素ガス生成に対して塩素ガス生成の過電圧を低減する触媒が形成されている。陰極３４ｂは、基材の表面に、より電解電圧を低減するためにプラチナなど水分解の過電圧を低減する触媒が形成されている。
　陰極室２２は、例えば、２０ｍＬ程度の容量に形成されている。陰極室２２の下端に陰極水排水口（第２排水口）２２ａが設けられている。また、陰極ケース２４の上端部に、陰極室２２内で発生するガスを排気するための排気口２４ｂ、および生成水容器１２内の水を陰極室２２に取り込むための取水口２４ｃが形成されている。
　撹拌室２６を形成している撹拌ケース２８は、生成水容器１２内の水を撹拌室２６に取り込むための複数の取水口２８ａと、撹拌室２６内で生成された電解水を生成水容器１２内へ排出する複数の排出口２８ｂと、を有している。また、撹拌ケース２８は、撹拌室２６内に配置された複数の撹拌板（フィン）３６を有している。複数の撹拌板３６は、それぞれほぼ水平に延在し、撹拌ケース２８の長手方向（高さ方向）に間隔をおいて設けられている。撹拌室４４は、複数の撹拌板３６により、撹拌ケース４０の長手方向に並ぶ複数の室に仕切られ、各室は陽極３４ａに接している。複数の室の各々は、取水口２８ａおよび排出口２８ｂを通して外部（生成水容器１２内部）に連通あるいは開放している。取水口２８ａを通して生成水容器１２内の水を撹拌室４４の各室に取り入れ、排出口２８ｂから生成水容器１２内へ抜けるようにしている。
　図１および図２に示すように、排水機構５０は、筐体１８の下端部に回動可能に設けられた蓋体５２を有している。蓋体５２は、下端が閉塞された円筒のキャップ状に形成されている。蓋体５２は、筐体１８の下端に対向する底壁５２ａを有し、底壁５２ａの中央部に例えば、円形の板状のパッキン（封止部材）５８が貼付されている。また、底壁５２ａの周縁部に複数の円弧状の排水口５６が形成されている。パッキン５８および底壁５２ａは弁体として機能する。パッキン５８および底壁５２ａに排水孔５７が貫通形成されて、この排水孔５７は、蓋体５２の回動中心軸に対して偏心して位置している。
　蓋体５２が図示の閉塞位置にある場合、排水孔５７は、電解液排水口２０ａおよび陰極水排水口２２ａから外れて位置し、また、パッキン５８は筐体１８の下端に当接して、電解液排水口２０ａおよび陰極水排水口２２ａを密閉している。蓋体５２を、排水孔５７が電解液排水口２０ａあるいは陰極水排水口２２ａと整列する第１開放位置あるいは第２開放位置へ回動することにより、陰極水排水口２２ａあるいは陰極水排水口２２ａを通して、陰極室２２の陰極水あるいは中間室２０の電解液を選択的に排水することができる。
　電解水生成装置１０は、生成水容器１２内に収容された水の水量を検知する検知器６０を備えている。本実施形態において、検知器６０は電極ユニット１６に内蔵されている。すなわち、図１に示すように、電極ユニット１６の撹拌ケース２８は、撹拌室の上端部に形成された測定室６２と、生成水容器１２内の水を測定室６２内に取り込む取水口６４ａと、測定室６２内の空気を排出する排気口６４ｂと、を有している。検知器６０は、測定室６２内に設けられ陽極３４ａよりも上方に位置するフロートセンサ６６を有している。フロートセンサ６６は、生成水容器１２内の水の水面位置、ここでは、測定室６２内の水面の位置、を検知する。
　フロートセンサ６６は、測定室６２内に配置され測定室６２内の水面に浮くフロート６６ａと、フロート６６ａを昇降自在に支持するとともにフロート６６ａの浮上位置を検知する枢軸部６６ｂと、を有している。枢軸部６６ｂは、支持体１４内に設けられた配線４７を介して給電部３０のコントローラ６８に電気的に接続されている。コントローラ６８は、フロートセンサ６６の枢軸部６６ｂからの検知信号に応じて給電部３０からの通電を制御する。すなわち、生成水容器１２内に所定量の水が収容され、測定室６２内に所定量の水が流入すると、フロート６６ａが水面に浮くように上昇する。枢軸部６６ｂは、フロート６６ａの浮上位置を検出し、コントローラ６８へ検知信号を送る。コントローラ６８は、フロート６６ａが所定位置に浮上していると判断した場合、すなわち、生成水容器１２内の水量が所定量だけ収容されていると判断した場合、給電部３０から電極への通電を許容する。フロート６６ａの浮上位置が低い場合、すなわち、生成水容器１２内の水の水量が不十分な場合、コントローラ６８は、給電部３０からの通電を停止あるいは禁止する。
　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１６を取外した状態で、生成水容器１２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、予め作成した濃度２０％程度の塩水を、注入口１４ａから電極ユニット１６の中間室２０に注水する。約１０ｍＬの塩水を注入し、中間室２０を塩水で満たす。塩水注入の際、排水機構５０の蓋体５２は、閉塞位置に設定しておく。
　次いで、図１に示すように、塩水が注入された電極ユニット１６を生成水容器１２内に挿入し、支持体１４を生成水容器１２の上端開口１２ａに嵌合する。これにより、電極ユニット１６が生成水容器１２に装着され、生成水容器１２内の水に浸漬される。生成水容器１２内の水の一部は、陰極ケース２４の取水口２４ｃから陰極室２２に流入し、約２０ｍＬの水が陰極室２２に充填される。また、生成水容器１２内の水の一部は、撹拌ケース２８の複数の取水口２８ａから撹拌室２６に流入し、各室が水で満みたされる。
　このように撹拌室２６は、生成水容器１２内に開放した構造となっているため、電極ユニット１６の撹拌室２６も含めた生成水容器１２全体が大きな陽極室を成している。従って、電解水生成装置１０は、装置全体としては、中間室２０、陰極室２２および陽極室を有する２隔膜３室型の構造を有している。
　更に、生成水容器１２に所定量の水が収容されている場合、生成水容器１２内の水が取水口６４ａから測定室６２に流入し、測定室６２に所定高さの水面を形成する。これにより、フロートセンサ６６のフロート６６ａが上昇して水面に浮上する。枢軸部６６ｂは、このフロート６６ａの浮上を検知して、検知信号をコントローラ６８へ送る。コントローラ６８は、生成水容器１２内に所定量の水が収容されていると判断して、給電部３０からの通電を許容する。
　以上の状態で、給電部３０から陽極３４ａおよび陰極３４ｂに１Ａの電解電流を４分程度通電することで、中間室２０内の塩水を電解する。中間室２０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３４ｂに引き寄せられ、第２隔膜３２ｂを通過して陰極室２２へ流入する。陰極室２２において、陰極３４ｂ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。これにより、陰極室２２に、ｐＨ１３前後の２０ｍＬの水酸化ナトリウム水が生成される。
　中間室２０内の塩水中に電離している塩素イオンは、陽極３４ａに引き寄せられ、第１隔膜３２ａを通過して、撹拌室（陽極室、生成室）２６へ流入する。撹拌室２６では、塩素イオンが陽極３４ａ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撹拌室２６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。このようにして生成された酸性水は、酸素主体の気泡の滞留により、撹拌板３６に沿って流れ排出口２８ｂから生成水容器１２内の水に撹拌排出される。このように、複数の撹拌板３６は、陽極側電解生成物が生成水容器１２に撹拌するのを補助するとともに、中間室２０から第１隔膜３２ａを介して撹拌室２６内に拡散する電解質の濃度を一時的に電極周囲で高める役割を担っている。また、生成水容器１２内の水は、随時、撹拌室２６内に取り込まれ、酸性水となって生成水容器１２内の水に混合される。これにより、生成水容器１２内の１Ｌの水を有効塩素濃度５０ｐｐｍの次亜塩素酸水に変える、すなわち、生成することができる。　　なお、中間室２０に一度注入された１０ｍＬの塩水は、１Ｌ、５０ｐｐｍ濃度の次亜塩素酸水の生成に、１０回程度連続使用することができる。
　電解水生成が終了した後、電極ユニット１６を生成水容器１２から取外し、生成水容器１２内に生成された次亜塩素酸水を排水し各種殺菌用途に用いる。また、陰極室２２に生成されたアルカリ性水（水酸化ナトリウム水）を使用する場合は、排水機構５０の蓋体５２を閉塞位置から第１開放位置へ回し、陰極水排水口２２ａを開放する。これにより、中間室２０内の塩水をそのままにした状態で、アルカリ性水のみを選択的に取り出して、洗浄などに活用することができる。
　この状態で塩水だけ電極ユニット１６に残っているが、塩水は前述したように５０ｐｐｍの次亜塩素酸水であれば、１０回程度（１０Ｌ）の生成に使用可能であるから、生成水容器１２の水を新しい水に入れ替えて、上述した生成動作を繰り返し電解することができ、塩水を無駄なく有効に消費することができる。
　以上のように構成された電解水生成装置１０によれば、電解液室に予め塩水を充填した電極ユニット１６により、生成水容器１２に収容された水を殺菌性のある次亜塩素酸水に変える、つまり、生成することができるとともに、陰極室２２には洗浄機能を有した水酸化ナトリウム水を生成し、次亜塩素酸水のみならず水酸化ナトリウム水も取り出すことができる。また、塩水が中間室（電解液室）２０に隔離されているため、上述した２種の電解水に塩水が多量に混入することがなく、同時に電解生成物により塩水水質が変質することもない。電極ユニット１６の下端に設けた排水機構５０により、塩水（電解液）と陰極水を選択的に排水することができ、例えば、塩水を残したまま、陰極水のみを選択的に排水することができる。これにより、生成水容器１２に生成する電解水とは異なる陰極室２２で生成される電解水を有効に活用することができる。また、生成水容器１２の水と陰極室２２の陰極水だけを交換することで、電解液室の塩水は複数回使いまわすことができ、塩水を無駄なく有効に消費することができる。
　電解液を電極ユニット１６に隔離した構成の電解水生成装置１０では、電解水を生成すべき生成水容器の水が無い場合でも隔離充填された電解液により陽極で塩素ガス生成、陰極で水素ガス生成の電解反応が起こる。生成水容器１２に所定水量の水がある状態、すなわち、少なくとも陽極３４ａおよび陰極３４ｂが水に浸漬される水量の水が収容されている状態ならば、陽極で発生した塩素ガスは生成水容器の水と反応してただちに次亜塩素酸と塩酸が生成され、生成水容器の水は次亜塩素酸水へと変わっていく。しかしながら、水の無い状態ではこの塩素ガス反応は起こらず、塩素ガスがそのまま拡散してしまう。
　本実施形態によれば、電解水生成装置１０は、電極ユニット１６に内蔵された検知器６０、例えば、フロートセンサ６６、を備え、生成水容器１２内に適正な水量の水が収容されているか否か検知可能としている。すなわち、生成水容器１２に適量の水があれば、図１に示すように、フロートセンサ６６のフロート６６ａが浮き上がって正常であることを検知する。一方、生成水容器１２に適量の水が無い場合、フロート６６ａが浮き上がらず、フロートセンサ６６はこれを検知し、コントローラ６８は電解動作を行えないように通電を制御している。このように、電極ユニット１６の陽極３４ａより上にフロートセンサ６６を設けることで、確実に生成水容器１２に適量の水があるか否かを検知することができる。　
　以上のことから、本実施形態によれば、塩素ガス等のガスを発生せることがなく信頼性の高い静水式の電解水生成装置および電極ユニットを提供することができる。
　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。なお、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３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。第２の実施形態によれば、電解水生成装置１０は、電極ユニット１６に内蔵された検知器６０を備え、この検知器６０は、静電容量センサ６５を用いている。静電容量センサ６５は、電極ユニット１６の測定室６２内に設けられ、陽極３４ａよりも上方、特に、適量の水の水面の高さ位置に配置されている。静電容量センサ６５は、配線６７を介してコントローラ６８に電気的に接続されている。なお、測定室６２内へ水を取り込む必要がないため、取水口および排気口は設けていない。
　静電容量センサ６５は、設置した近接領域の静電容量を検知するが、空気と水の静電容量差を検知して生成水容器１２に適量の水があるか否かを検知する。コントローラ６８は、静電容量センサ６５からの検知信号に応じて、給電部３０による通電を制御する、すなわち、適量の水量が検知された場合のみ、給電部３０からの通電を許容する。
　第２の実施形態において、電解水生成装置１０の他の構成は、前述した第１の実施形態の電解水生成装置と同一である。そして、第２の実施形態においても、前述した第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
（第３の実施形態）　
　図４は、第３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３の実施形態によれば、電解水生成装置１０は、生成水容器１２が載置および支持される支持台７０と、支持台７０から上方に延出する給電取っ手７６と、を備えている。検知器６０は、支持台７０の内部に設けられている。給電取っ手７６は、給電部３０の一部を構成している。
　図４に示すように、支持台７０は、基台７２と、基台７２上に昇降自在に配置され、生成水容器１２が載置される支持板（容器受け皿）７４と、を備えている。支持板７４は、複数のダンパ、例えば、複数のコイルばね７５により、基台７５上に弾性的に支持されている。支持板７４の下面中央部に押圧凸部７４ａが一体に形成されている。
　検知器６０は、支持台７０内で、押圧凸部７４ａに対向して設けられた歪センサ６１を用いている。歪センサ６１は、支持板７４の昇降に応じて変位可能に押圧凸部７４ａの下に配置されている。すなわち、支持板７４上に生成水容器１２が載置されて支持板７４が下降すると、歪センサ６１は押圧凸部７４ａに押され、生成水容器１２の重量に応じて変位する。歪センサ６１は歪量を検知することにより、生成水容器１２の重量を検知する。
　歪センサ６１は支持台７０内に設けられたコントローラ６８に電気的に接続されている。コントローラ６８は、歪センサ６１からの検知信号に応じて、生成水容器１２の重量を検出し、給電部３０からの通電を制御する。所定の重量以上である場合、コントローラ６８は、生成水容器１２内に所定量の水が収容されていると判断して、給電部３０からの通電を許容する。所定の重量よりも少ない場合、コントローラ６８は、生成水容器１２内に水が充填されていない、あるいは、水量が不十分であると判断して、給電部３０からの通電を停止あるいは禁止する。
　また、給電取っ手７６は、支持台７０から生成水容器１２の側面に沿って、支持体１４の側面と対向する位置まで延出している。給電部３０は、給電取っ手７６の上端部に設けられた一対の通電端子８２を有し、これらの通電端子８２は、支持体１４の側面に露出する接続端子８４と対向可能および接触可能に設置されている。給電部３０は、通電端子８２は、給電取っ手７６内を通って延び通電端子８２に導通している配線８０と、給電取っ手７６の下端から導出する給電ケーブル８５と、給電ケーブル８５の中途部に接続されたＡＣアダプタ８６とを備えている。コントローラ６８は、配線および給電ケーブル８５を介してＡＣアダプタ８６に接続されている。
　生成水容器１２が支持台７０上に正しく載置されると、電極ユニット１６の接続端子８４が給電部３０の通電端子８２に接触し、陽極３４ａおよび陰極３４ｂが給電部３０に導通する。これにより、給電部３０から陽極３４ａおよび陰極３４ｂへ通電可能な状態となる。言い換えると、生成水容器１２が支持台７０に適正に設置された状態でないと給電できない構成としている。
　図４に示すように、本実施形態によれば、電極ユニット１６は、陰極室を省略し、中間室（電解液室）２０と撹拌室２６のみを備えた構成としている。すなわち、中間室２０の一側は、中間フレーム２１により閉塞され、他側面の開口が第１隔膜３２ａにより閉じられ、仕切られている。陽極３４ａは、第１隔膜３２ａの外側に隣接対向して設けられている。陰極３４ｂは、中間室２０内に設けられ、中間室２０および第１隔膜３２ａを間に挟んで陽極３４ａと対向している。また、前述したように、陽極３４ａおよび陰極３４ｂは、配線を介して、支持体１４の側面に設けられた接続端子８４に電気的に接続されている。電極ユニット１６の他の構成は、検知器を除いて、前述した第１の実施形態における電極ユニット１６と同一である。　
　電極ユニット１６を、中間室（電解液室）２０のみを有する構成とした場合でも、電解液と陰極水が混合した状態となるだけで、生成水容器１２内の水を正常に次亜塩素酸水に生成することができる。
　以上のように構成された第３の実施形態によれば、生成水容器１２を支持台７０上の適正位置に載置することにより、生成水容器１２の重量は全て支持板７４を介して歪センサ６１へと伝わる。これにより、生成水容器１２の重量、すなわち、生成水容器１２に適量の水が収容されているか否かを歪センサ６１で検知することができる。そして、コントローラ６８は、歪センサ６１からの検知信号に応じて、生成水容器１２の重量を検出し、給電部３０からの通電を制御する。所定の重量以上である場合、コントローラ６８は、生成水容器１２内に所定量の水が収容されていると判断して、給電部３０からの通電を許容する。所定の重量よりも少ない場合、コントローラ６８は、生成水容器１２内に水が充填されていない、あるいは、水量が不十分であると判断して、給電部３０からの通電を停止あるいは禁止する。従って、第３の実施形態においても、塩素ガス等のガスを発生せることがなく信頼性の高い電解水生成装置および電極ユニットを提供することができる。
（第４の実施形態）　
　図５は、第４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４の実施形態によれば、支持台７０の構成が前述した第３の実施形態における支持台と相違している。　
　すなわち、本実施形態によれば、生成水容器１２が載置される支持台７０は、基台７２と、基台７２上に設けられ、生成水容器１２の重量に応じて弾性変形可能なカバー部材７７と、を備えている。受け皿形状のカバー部材７７は、基台７２と一体に成形され、すなわち、隙間なく基台７２に密着して形成されている。本実施形態において、カバー部材７７は、上面中央部から上方に突出する上側凸部７７ａと、下面の中央部から下方に突出する下側凸部７７ｂとを一体に有している。　
　検知器６０の歪センサ６１は、支持台７０内で、基台７２上に設けられ、カバー部材７７の下側凸部７７ｂと対向している。
　生成水容器１２が支持台７０のカバー部材７７上の適正位置に載置されると、生成水容器１２の重量によりカバー部材７７が下方に撓み、下側凸部７７ｂが歪センサ６１を押し下げる。これにより、カバー部材７７の撓み量を歪センサ６１で検知し、生成水容器１２の重量を検知することができる。ここでは、生成水容器１２の重量をカバー部材７７の撓み量に換算して測定している、撓み量と容器重量との関係を示す検量線を作成しておくことで、容器の適量水を検知することができる。
　また、本実施形態によれば、支持台７０の基台７２とカバー部材７７とを一体化することで、水が浸入し易い切り離し部分を無くすことができる。第４の実施形態において、電解水生成装置１０の他の構成は、前述した第３の実施形態に係る電解水生成装置と同一である。従って、本実施形態においても、塩素ガス等のガスを発生せることがなく信頼性の高い電解水生成装置および電極ユニットを提供することができる。
（第５の実施形態）　
　図６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。第５の実施形態によれば、電解水生成装置１０は、電極ユニット１６に内蔵された検知器６０を備え、この検知器６０は、導電率センサ９０を用いている。導電率センサ９０は、隙間を置いて対向配置された２本の電極９０ａ、９０ｂを有している。電極９０ａ、９０ｂは、電極ユニット１６の測定室６２内に設けられ、陽極３４ａよりも上方、特に、適量の水の水面の高さ位置に配置されている。電極９０ａ、９０ｂは、配線６７を介してコントローラ６８に電気的に接続されている。
　導電率センサ９０は、２本の電極９０ａ、９０ｂ間に所定の電圧波形を印加し、応答する電流などを検知することで電極間の導電率を検知する。電極９０ａ、９０ｂは、水が無い状態では絶縁状態となり、水に浸されている状態では水中のイオン電導により導電率が上がるため、この差により測定室６２内に水が入っていることを検知できる。コントローラ６８は、導電率センサ９０からの検知信号に応じて、給電部３０による通電を制御する、すなわち、適量の水量が検知された場合のみ、給電部３０からの通電を許容する。
　第５の実施形態において、電解水生成装置１０の他の構成は、前述した第１の実施形態の電解水生成装置と同一である。そして、第５の実施形態においても、前述した第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
　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。　
　上述した実施形態では生成水容器の水を次亜塩素酸水に変える構成を説明したが、陽極と陰極を入れ替え、アルカリ性の電解水を生成水容器に生成してもよい。上述した実施形態では、電解液を塩水、生成水を次亜塩素酸水および水酸化ナトリウム水としたが、これらに限定されることなく、本実施形態に係る電解水生成装置は、種々の電解液および種々の生成水を適用することができる。生成水容器は、上述した実施形態に限定されることなく、種々の容器、水槽、その他、水を貯められるものであれば適用することができる。隔膜は、透水性を有する多孔質膜を用いたが、これに限らず、イオン選択性のあるイオン交換膜を用いてもよい。

Claims (21)

  1. 　水を収容する生成水容器と、
    　隔膜で仕切られ電解液を収納する電解液室と、前記隔膜を挟んで互いに対向する陽極および陰極と、を具備し、前記生成水容器内の水に含浸される電極ユニットと、
    　前記生成水容器内に収容された水の水量を検知する検知器と、
    　を備える電解水生成装置。
  2. 　前記検知器は前記電極ユニットに内蔵されている請求項１に記載の電解水生成装置。
  3. 　前記検知器は、前記生成水容器内の水の水面を検知するように前記電極ユニット内に設けられたフロートセンサを有する請求項２に記載の電解水生成装置。
  4. 　前記電極ユニットは、前記生成水容器内の水が侵入する測定室を有し、
    　前記フロートセンサは、前記測定室内に配置され測定室内の水面に浮くフロートと、前記フロートを昇降自在に支持するとともに前記フロートの浮上位置を検知する枢軸部と、を有する請求項３に記載の電解水生成装置。
  5. 　前記検知器は、前記生成水容器内の水の水面を検知するように前記電極ユニット内に設けられた静電容量センサを有する請求項２に記載の電解水生成装置。
  6. 　前記検知器は、前記生成水容器内の水の水面を検知するように前記電極ユニット内に設けられた導電率センサを有する請求項２に記載の電解水生成装置。
  7. 　前記陽極および陰極に通電する給電部と、前記検知器により所定量の水が検知された際に前記給電部による通電を許容するコントローラと、を備えている請求項１ないし６のいずれか１項に記載の電解水生成装置。
  8. 　前記生成水容器が載置される支持台を備え、前記検知器は、前記支持台に内蔵されている請求項１に記載の電解水生成装置。
  9. 　前記検知器は、前記支持台の内部に設けられ、前記生成水容器の重量に応じて変位する歪センサを備えている請求項８に記載の電解水生成装置。
  10. 　前記支持台は、基台と、基台上に昇降自在に配置され、前記生成水容器が載置される支持板と、を備え、前記歪センサは、前記支持板の昇降に応じて変位可能に前記支持板の下に配置されている請求項９に記載の電解水生成装置。
  11. 　前記支持台は、基台と、基台上に設けられ、前記生成水容器の重量に応じて弾性変形可能なカバー部材と、を備え、前記歪センサは、前記カバー部材の変形に応じて変位可能に前記カバー部材の下に配置されている請求項９に記載の電解水生成装置。
  12. 　前記陽極および陰極に通電する給電部と、前記検知器により所定量の水が検知された際に前記給電部による通電を許容するコントローラと、を備えている請求項８ないし１１のいずれか１項に記載の電解水生成装置。
  13. 　前記電極ユニットは、対向する２枚の隔膜間に仕切られ電解液を収納する前記電解液室と、前記電解液室に隣接する陰極を収納する陰極室と、を有し、前記陽極は前記電解液室の前記容器側に隣接して設けられている請求項１に記載の電解水生成装置。
  14. 　前記陰極は前記電解液室内に設けられ、前記陽極は、前記隔膜の外側で前記生成水容器の内側に設けられている請求項１に記載の電解水生成装置。
  15. 　前記電解液は塩化物を含有している請求項１に記載の電解水生成装置。
  16. 　前記生成水容器に生成する水は次亜塩素酸水である請求項１５に記載の電解水生成装置。
  17. 　隔膜で仕切られ電解液を収納する電解液室と、前記隔膜を挟んで互いに対向する陽極および陰極と、容器に収容され水の水量を検知する検知器と、を備える電極ユニット。
  18. 　前記検知器は、フロートセンサを有する請求項１７に記載の電極ユニット。
  19. 　前記検知器は、静電容量センサを有する請求項１７に記載の電極ユニット。
  20. 　前記検知器は、導電率センサを有する請求項１７に記載の電極ユニット。
  21. 　前記陽極および陰極に通電する給電部と、前記検知器により所定量の水が検知された際に前記給電部による通電を許容するコントローラと、を備えている請求項１７ないし２０のいずれか１項に記載の電極ユニット。
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