WO2017119073A1 - 電解水製造装置および電解水製造方法 - Google Patents

電解水製造装置および電解水製造方法 Download PDF

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WO2017119073A1
WO2017119073A1 PCT/JP2016/050175 JP2016050175W WO2017119073A1 WO 2017119073 A1 WO2017119073 A1 WO 2017119073A1 JP 2016050175 W JP2016050175 W JP 2016050175W WO 2017119073 A1 WO2017119073 A1 WO 2017119073A1
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electrode
direct current
cathode
outlet
anode
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PCT/JP2016/050175
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English (en)
French (fr)
Inventor
稔 菅野
長谷川　和男
Original Assignee
株式会社エーゼット
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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

  • the present invention relates to an electrolyzed water production apparatus and an electrolyzed water production method.
  • the inside of an electrolytic cell is partitioned by an ion exchange membrane, and two electrodes are arranged facing each other in one of a pair of compartments to constitute a first electrode chamber, and the other Another electrode is arranged to constitute a second electrode chamber, and electrolysis in the first electrode chamber of electrolyzed water and electrodialysis between the first electrode chamber and the second electrode chamber are performed simultaneously Is disclosed (for example, see Patent Document 1).
  • the electrolyzed water production apparatus described in Patent Document 1 generates slightly acidic to neutral product water having a pH of 3 to 7 in one electrode chamber during electrolysis without requiring a control valve, a control device, and a troublesome control method. It is possible to make it.
  • Patent Document 1 has a problem that the production cost increases because an expensive ion exchange membrane is generally used.
  • the present invention has been made by paying attention to such problems, and can produce electrolyzed water whose pH is adjusted without using an ion exchange membrane, thereby reducing the production cost. And it aims at providing the electrolyzed water manufacturing method.
  • an electrolyzed water production apparatus has a diaphragm electrolytic cell and a plurality of water holes, and partitions the interior of the diaphragm electrolytic tank into a first chamber and a second chamber.
  • a power supply that selectively applies a direct current between one outlet, the second inlet and the second outlet communicating with the second chamber, and the first electrode, the second electrode, and the third electrode.
  • a direct current is applied so that the first electrode serves as a cathode and the second electrode serves as an anode while the saline solution flows from the first inlet to the first outlet through the first chamber.
  • an electric current sodium hypochlorite is produced
  • the saline solution flows from the first inlet to the first outlet through the first chamber and flows from the second inlet to the second outlet through the second chamber, while the first electrode and the third
  • a direct current so that the electrode is a cathode and the second electrode is an anode
  • hypochlorite is generated by applying a direct current so that the first electrode and the second electrode serve as anodes and the third electrode serves as a cathode while flowing a saline solution.
  • Acidic water can be obtained from the outlet.
  • sodium hydroxide is generated by applying a direct current so that the first electrode and the second electrode serve as cathodes and the third electrode serves as an anode while the saline solution is flowing. Alkaline water can be obtained from the outlet.
  • the partition partitioning the interior of the non-diaphragm electrolytic cell into two has a plurality of water passage holes, ions generated by electrolysis can pass through the partition, and electrolyzed water adjusted in pH can be obtained.
  • the manufacturing cost can be reduced as compared with the case of partitioning with an ion exchange membrane.
  • the power supply unit includes two constant current power supplies electrically connected to the first electrode, the second electrode, and the third electrode, the first electrode and the second electrode via two H bridge circuits You may consist of one constant current power supply electrically connected to the 2nd electrode and the said 3rd electrode.
  • the first inlet and the second inlet may be common on the upstream side or may be separate.
  • the power supply unit is electrically connected to a constant current power supply, the constant current power supply, and between the first electrode and the second electrode, the first electrode, and the A power supply capable of applying a direct current by controlling the amount of current between one or both of the second electrodes and the third electrode, or between the first electrode and the third electrode and the second electrode. It is preferable to have a control means.
  • the pH of the electrolyzed water obtained from the first outlet is adjusted to an arbitrary pH by controlling the amount of direct current applied between the first electrode, the second electrode, and the third electrode.
  • the power supply control means may have two H bridge circuits.
  • the electrolyzed water production apparatus preferably includes a first pump and a second pump having the same flow rate at the second inlet and the second outlet, respectively.
  • a first pump and a second pump having the same flow rate at the second inlet and the second outlet, respectively.
  • the electrolyzed water in the first chamber and the electrolyzed water in the second chamber are prevented from passing through the partition wall, and the pH is reduced.
  • a decrease in the adjustment function can be suppressed.
  • the water holes may be provided between the first chamber and the second chamber so as to allow water to pass through each other.
  • the water passage hole preferably has a diameter of 0.5 mm or more and 5 mm or less.
  • manufacturing is inexpensive and easy, and ions generated by electrolysis are allowed to pass through the partition wall, and the mixing of the electrolytic water in the first chamber and the electrolytic water in the second chamber through the partition wall is suppressed as much as possible. be able to.
  • the diameter of the water passage hole is about 100 to 1000 times larger than the hole diameter (generally several ⁇ m or less) of the ion exchange membrane as described in Patent Document 1, so that it is difficult to cause breakage and clogging and is used for a long time. can do.
  • the first electrode and the second electrode have a plate shape, each of which includes a plurality, and along a direction from the first inflow port to the first outflow port,
  • the third electrodes are arranged in parallel with each other at a predetermined interval, and the third electrodes have a plate shape and are arranged along a direction from the second inlet to the second outlet. Is preferred. In this case, even if each plate-like first electrode and each second electrode are made smaller one by one, a large electrode area can be secured and the apparatus can be downsized.
  • the plate-like first electrodes and the second electrodes the water flow inside the first chamber can be adjusted in the direction from the first inlet to the first outlet.
  • the plate-like third electrode can adjust the water flow in the second chamber in the direction from the second inlet to the second outlet.
  • the third electrode is arranged so that the surface thereof is perpendicular to the surfaces of the first electrode and the second electrode. At this time, since there is no obstruction between each first electrode and the third electrode and between each second electrode and the third electrode, each of the first electrode and each second electrode, such as a perforated electrode, etc.
  • the reaction between each first electrode and the third electrode and the reaction between each second electrode and the third electrode can be advanced without using an electrode having a special shape.
  • each first You may have the baffle plate provided along the direction which goes to the said 1st outflow port from the said 1st inflow port in the space of the said 1st outflow port side from an electrode and each 2nd electrode.
  • the power supply unit is connected to each first electrode and each second electrode from the end on the first inlet side, It is preferable that a direct current can be applied to the third electrode from the end on the second inlet side.
  • the reaction can proceed in as wide a range as possible while the saline flows from the end on the first inflow side to the end on the first outflow side of each first electrode and each second electrode.
  • the reaction can proceed in as wide a range as possible while the saline solution flows from the second inlet side end of the third electrode to the second outlet side end.
  • the power supply unit penetrates through the first inflow side end of each first electrode and each second electrode, and opens a gap between each first electrode and each second electrode.
  • Two conductive bars, one conductive bar and each first electrode are electrically connected to each other, and the other conductive bar and each second electrode are electrically connected to each other.
  • a plurality of conductors, and a plurality of insulators respectively provided between the one conductive rod and each second electrode and between the other conductive rod and each first electrode. It is preferable that a direct current can be selectively applied from the rod to each first electrode and each second electrode through each conductor. At this time, a configuration having a plurality of plate-like first electrodes and a plurality of second electrodes can be easily manufactured.
  • the first chamber and the second chamber have the first inlet and the second inlet downward, and the first outlet and the second outlet upward.
  • the partition walls are preferably arranged side by side in the horizontal direction, and the partition walls are preferably arranged along the vertical direction.
  • the power supply control circuit includes a configuration in which a direct current is applied so that the first electrode serves as a cathode and the second electrode serves as an anode
  • the first electrode and the third electrode include A configuration in which a direct current is applied so that the second electrode is used as a cathode, a configuration in which a direct current is applied so that the first electrode and the second electrode are used as an anode, and the third electrode is used as a cathode; It is preferable that a configuration in which a direct current is applied to selectively use one electrode and the second electrode as a cathode and the third electrode as an anode is selectively switched.
  • a direct current is applied by the power supply unit so that the first electrode is a cathode and the second electrode is an anode. Alkaline water can be obtained from the outlet. Further, a direct current is applied by the power supply unit so that the first electrode is a cathode, the second electrode is an anode, and the third electrode is a cathode, and the second inlet and the second flow are supplied by the first pump and the second pump. It is possible to obtain weakly acidic water from the first outlet by flowing the same flow rate of liquid at the outlet.
  • a direct current is applied by the power supply unit so that the first electrode and the second electrode are anodes and the third electrode is a cathode, and the first pump and the second pump are used to make the second inlet and the second outlet the same.
  • Acidic water can be obtained from the first outlet by flowing a liquid at a flow rate.
  • a direct current is applied by the power supply unit so that the first electrode and the second electrode serve as cathodes, and the third electrode serves as an anode, and the first pump and the second pump make the same as the second inlet and the second outlet.
  • Alkaline water can be obtained from the first outlet by flowing a liquid at a flow rate.
  • the power supply control circuit has a configuration in which electrical connection between the power supply unit and the first electrode, the second electrode, and the third electrode is switched in a time-sharing manner.
  • the amount of current it is possible to adjust the amount of current by switching the electrical connection between the power supply unit and each electrode in a time-sharing manner, thereby adjusting the pH.
  • the current is intermittent, but by switching quickly so that the movement of ions is slower than the switching time, the chemical reaction can be considered continuous, so electrolyzed water can be obtained. it can.
  • the power supply control circuit is configured to apply a direct current so that the first electrode is a cathode and the second electrode is an anode, and the second electrode is a cathode.
  • a direct current is applied by the power supply unit so that the first electrode serves as a cathode and the second electrode serves as an anode.
  • Alkaline water can be obtained from the outlet.
  • the timing of applying a direct current so that the first electrode is a cathode and the second electrode is an anode and the timing of applying a direct current so that the second electrode is an anode and the third electrode is a cathode are time-shared by the power supply unit.
  • the weakly acidic water can be obtained from the first outlet by flowing the same flow rate of liquid at the second inlet and the second outlet by the first pump and the second pump.
  • the timing of applying a direct current so that the first electrode is an anode and the third electrode is a cathode and the timing of applying a direct current so that the second electrode is an anode and the third electrode is a cathode are time-shared by the power supply unit. Then, the same amount of liquid is allowed to flow through the second inflow port and the second outflow port by the first pump and the second pump, and acid water can be obtained from the first outflow port.
  • the timing of applying a direct current so that the first electrode is a cathode and the third electrode is an anode and the timing of applying a direct current so that the second electrode is a cathode and the third electrode is an anode are time-shared by the power supply unit. Then, the first pump and the second pump allow the same flow rate of liquid to flow through the second inflow port and the second outflow port to obtain alkaline water from the first outflow port.
  • the method for producing electrolyzed water uses the above-described electrolyzed water production apparatus, and the first power supply unit causes the first water source to flow while the saline solution flows from the first inflow port to the first outflow port through the first chamber.
  • a direct current is applied so that the electrode is a cathode and the second electrode is an anode to obtain alkaline water from the first outlet, or the first electrode is made a cathode by the power supply unit, and the second electrode is an anode
  • applying a direct current so that the third electrode serves as a cathode, and causing the first pump and the second pump to flow a liquid having the same flow rate to the second inlet and the second outlet.
  • a weakly acidic water is obtained from the outlet, or a direct current is applied by the power supply unit so that the first electrode and the second electrode are anodes and the third electrode is a cathode, and the first pump and the first 2 pumps
  • the same flow rate of liquid is allowed to flow through the second inflow port and the second outflow port to obtain acidic water from the first outflow port, or the first power source and the second electrode are used as a cathode by the power supply unit, and the first A direct current is applied so that three electrodes are used as an anode, and the first pump and the second pump cause the liquid to flow at the same flow rate to the second inlet and the second outlet, so that the first and second pumps are alkaline. It is characterized by selectively performing water.
  • Another method for producing electrolyzed water uses the electrolyzed water producing apparatus described above, and causes the power supply unit to flow the saline solution from the first inlet to the first outlet through the first chamber.
  • a direct current is applied so that the first electrode serves as a cathode and the second electrode serves as an anode to obtain alkaline water from the first outlet, or the power supply unit uses the first electrode as a cathode and the second electrode as an anode.
  • the timing for applying the DC current and the timing for applying the DC current so that the second electrode is the anode and the third electrode is the cathode are switched in a time-sharing manner, and the first pump and the second pump A liquid having the same flow rate is allowed to flow through the second inlet and the second outlet to obtain acidic water, weakly acidic water, neutral water, or alkaline water from the first outlet, or the first electrode is connected by the power supply unit.
  • Anode and front The timing of applying a direct current so that the third electrode is a cathode and the timing of applying a direct current so that the second electrode is an anode and the third electrode is a cathode are switched in a time-sharing manner, and the first pump and the A liquid having the same flow rate is caused to flow through the second inlet and the second outlet by a second pump to obtain acidic water from the first outlet, or the first electrode is used as a cathode by the power supply unit.
  • the timing of applying a direct current so as to be the anode and the timing of applying the direct current so that the second electrode is the cathode and the third electrode is the anode are switched in a time-sharing manner, and the first pump and the second pump In this manner, the liquid having the same flow rate is allowed to flow through the second inlet and the second outlet to selectively obtain alkaline water from the first outlet.
  • the concentration of the saline solution is preferably about 3% by mass, but may be 1% by mass or less.
  • Seawater may be used as the saline solution.
  • Nanobubble water may be used for the saline solution.
  • Each electrode is preferably made of a noble metal such as platinum or gold, or carbon.
  • the electrolyzed water manufacturing apparatus and the electrolyzed water manufacturing method which can produce
  • FIG. 1 shows a schematic longitudinal cross-sectional view which shows the electrolyzed water manufacturing apparatus of the 1st Embodiment of this invention. It is a schematic longitudinal cross-sectional view which shows the 1st example of the electric current control system of the electrolyzed water manufacturing apparatus shown in FIG. It is a schematic longitudinal cross-sectional view which shows the 2nd example of the current control system of the electrolyzed water manufacturing apparatus shown in FIG. It is a schematic longitudinal cross-sectional view which shows the 3rd example of the current control system of the electrolyzed water manufacturing apparatus shown in FIG. It is a schematic longitudinal cross-sectional view which shows the 4th example of the electric current control system of the electrolyzed water manufacturing apparatus shown in FIG.
  • FIG. 8A is a circuit diagram illustrating a configuration of a first timing
  • FIG. 8B is a circuit diagram illustrating a configuration of a second timing
  • 8A is a circuit diagram showing a configuration of a first timing
  • FIG. 8B is a circuit diagram showing a configuration of a second timing, in which acidic water to strong acidic water is generated in the electrolyzed water production apparatus shown in FIG. 8A is a circuit diagram showing a configuration of a first timing
  • FIG. 8B is a circuit diagram showing a configuration of a second timing, in which alkaline water to strong alkaline water is generated in the electrolyzed water production apparatus shown in FIG. It is a time chart of a switch when producing
  • FIG. 9 is a time chart of a switch when (A) acidic water is generated in the electrolyzed water production apparatus shown in FIG. 8 (B) neutral water to weakly acidic water is generated (C) alkaline water is generated. 10 is a time chart of a switch when generating acidic water to strongly acidic water in the electrolyzed water production apparatus shown in FIG.
  • FIG. 11 is a time chart of a switch when alkaline water to strong alkaline water is generated in the electrolyzed water production apparatus shown in FIG.
  • the electrolyzed water production apparatus includes a diaphragm electrolytic cell 1, a partition wall 2, a first electrode 3, a second electrode 4, a third electrode 5, a first inlet 6, It has a first outlet 7, a second inlet 8, a second outlet 9, a first pump 10, a second pump 11, a power supply unit 12, and a pH meter 13.
  • the partition wall 2 has a plurality of water holes 2a and is provided in the diaphragm membrane electrolytic cell 1 so as to partition the interior of the diaphragm membrane electrolytic cell 1 into a first chamber 1a and a second chamber 1b.
  • the partition 2 is made of, for example, acrylic resin or other resin.
  • the partition wall 2 may be fixed to the non-diaphragm electrolytic cell 1 or may be attached so that the attachment position can be adjusted.
  • the water passage hole 2a preferably has a diameter of 0.5 mm or more and 5 mm or less, particularly about 0.8 mm.
  • the water passage hole 2 a has a smaller diameter than the thickness of the partition wall 2.
  • the partition wall 2 having the water passage holes 2a having a diameter of 0.5 mm or more and 5 mm or less is easy to manufacture, and ions generated by electrolysis pass through the partition wall 2 while the electrolytic water in the first chamber 1a and the second chamber 1b. It can suppress as much as possible that electrolyzed water passes through the partition 2 and is mixed.
  • the first electrode 3 and the second electrode 4 are disposed in the first chamber 1 a so as to be separated from each other, and the second electrode 4 is disposed closer to the partition wall 2 than the first electrode 3.
  • the third electrode 5 is disposed inside the second chamber 1b.
  • the 1st inflow port 6 and the 1st outflow port 7 are provided in the other side on both sides of the 1st chamber 1a, and are connected to the 1st chamber 1a, respectively.
  • the second inflow port 8 and the second outflow port 9 are provided on opposite sides of the second chamber 1b, and communicate with the second chamber 1b, respectively.
  • the first inlet 6 and the second inlet 8 may be common in the upstream or may be separate.
  • the first pump 10 and the second pump 11 are metering pumps having the same flow rate, and are provided at the second inlet 8 and the second outlet 9, respectively.
  • the 1st pump 10 and the 2nd pump 11 consist of what has a small pulsation of flow volume, and are comprised so that a synchronous drive is possible so that the pulsation may also synchronize. Since the flow rate of the second inlet 8 and the flow rate of the second outlet 9 are the same, the electrolytic water in the first chamber 1a and the electrolytic water in the second chamber 1b are prevented from being mixed through the partition wall 2. , It is possible to suppress a decrease in pH adjustment function.
  • the electrolyzed water manufacturing apparatus may have a pump or a regulator at the first outlet 7.
  • the power supply unit 12 includes constant current power supplies 12a and 12b and power supply control means (control circuit unit) 20.
  • the power supply control means 20 is electrically connected to the constant current power supplies 12 a and 12 b and has a configuration in which a direct current is selectively applied between the first electrode 3, the second electrode 4, and the third electrode 5. Yes.
  • the power supply control means 20 is provided between the first electrode 3 and the second electrode 4, between one or both of the first electrode 3 and the second electrode 4 and the third electrode 5, or between the first electrode 3 and the third electrode.
  • a direct current can be applied by controlling the amount of each current between the second electrode 4 and the second electrode 4. By controlling the amount of direct current applied between the first electrode 3, the second electrode 4, and the third electrode 5, the pH of the electrolyzed water obtained from the first outlet 7 is adjusted to an arbitrary pH. can do.
  • the pH meter 13 is provided at the first outlet 7 and can measure the pH of water flowing through the first outlet 7.
  • the measurement data of the pH meter 13 is sent to the power supply control means 20, and feedback control by pH measurement is possible.
  • the electrolyzed water production apparatus selectively supplies the first electrode 3 by the constant current power source 12a while flowing the saline from the first inlet 6 to the first outlet 7 through the first chamber 1a.
  • a direct current is applied so that the second electrode 4 is an anode
  • no current is applied to the third electrode 5 and the first pump 10 and the second pump 11 are stopped, sodium hypochlorite And alkaline water is obtained from the first outlet 7.
  • hydrogen gas is generated.
  • the concentration of the saline is preferably around 3% by mass, and seawater may be used as the saline.
  • the electrolyzed water production apparatus allows salt water to flow from the first inflow port 6 to the first outflow port 7 through the first chamber 1 a, and by the first pump 10 and the second pump 11. While flowing the same flow rate of liquid through the second inlet 8 and the second outlet 9, the constant current power supplies 12a and 12b are used to make the first electrode 3 and the third electrode 5 the cathode and the second electrode 4 the anode. When electric current is applied, a mixture of sodium hypochlorite and hypochlorous acid is generated, and weakly acidic water is obtained from the first outlet 7.
  • the pH can be adjusted to about 6.5, and a high bactericidal power can be obtained.
  • the electrolyzed water production apparatus can adjust the pH only by adjusting the current ratio, the control is simple, the response is fast, and the stability of the control system can be increased.
  • the salt solution containing sodium hydroxide is drained.
  • H 2 and Cl 2 are generated, H 2 is discharged as hydrogen gas, most of the Cl 2 is dissolved in water, and part of the remaining undissolved is discharged as chlorine gas. Is done.
  • the electrolyzed water production apparatus allows salt water to flow from the first inflow port 6 to the first outflow port 7 through the first chamber 1 a, and by the first pump 10 and the second pump 11. While flowing the same flow rate of liquid through the second inlet 8 and the second outlet 9, the constant current power supplies 12a and 12b are used to direct current the first electrode 3 and the second electrode 4 as anodes and the third electrode 5 as a cathode.
  • hypochlorous acid is generated, and acidic water and strongly acidic water are obtained from the first outlet 7.
  • the salt solution containing sodium hydroxide is drained.
  • H 2 and Cl 2 are generated, H 2 is discharged as hydrogen gas, most of the Cl 2 is dissolved in water, and part of the remaining undissolved is discharged as chlorine gas. Is done.
  • the electrolyzed water production apparatus allows saline to flow from the first inlet 6 to the first outlet 7 through the first chamber 1a, and by the first pump 10 and the second pump 11. While flowing the same flow rate of liquid through the second inlet 8 and the second outlet 9, the constant current power supplies 12a and 12b are used to make the first electrode 3 and the second electrode 4 the cathode and the third electrode 5 the anode.
  • the constant current power supplies 12a and 12b are used to make the first electrode 3 and the second electrode 4 the cathode and the third electrode 5 the anode.
  • sodium hydroxide is generated, and alkaline water and strong alkaline water are obtained from the first outlet 7.
  • a saline solution containing hypochlorous acid is drained from the second outlet 9.
  • H 2 and Cl 2 are generated, H 2 is discharged as hydrogen gas, most of the Cl 2 is dissolved in water, and part of the remaining undissolved is discharged as chlorine gas. Is done.
  • the reaction of the salt solution by electrolysis is performed only near the electrodes of the first electrode 3, the second electrode 4, and the third electrode 5, respectively.
  • the electrolyzed water generated respectively at the first electrode 3 and the second electrode 4 is mixed by the water flow from the first inlet 6 toward the first outlet 7.
  • the partition wall 2 that divides the inside of the diaphragm electrolyzer 1 into two has a plurality of water holes 2a, so that sodium ions (Na + ) and chlorine ions (Cl ⁇ ) generated by electrolysis are formed. ) Can pass an electric current through the partition wall 2 to obtain electrolyzed water adjusted in pH.
  • FIG. 6 shows a case where a direct current is applied so that the first electrode 3 and the third electrode 5 are cathodes and the second electrode 4 is an anode, as in FIG.
  • the electrolyzed water production apparatus can reduce the production cost by using the partition wall 2 having a plurality of water passage holes 2a as compared with the case of partitioning with an ion exchange membrane. Since the diameter of the water passage hole 2a is 0.5 mm or more and 5 mm or less, which is larger than the hole diameter of the ion exchange membrane or the like, breakage and clogging are unlikely to occur and it can be used for a long time. Since the water passage hole 2a has a diameter smaller than the thickness of the partition wall 2, the inside of the second chamber 1b is disturbed by the water flow in the vicinity of the partition wall 2 of the first chamber 1a, or the vicinity of the partition wall 2 of the second chamber 1b.
  • the electrolyzed water production apparatus can be configured to obtain about 1 to 50 tons of electrolyzed water per hour.
  • an electrolyzed water manufacturing apparatus can be utilized in order to sterilize, for example, aquaculture water such as eel, ship ballast water, sake water, water used in ships and fishing ports. You may manufacture ice from the electrolyzed water obtained by the electrolyzed water manufacturing apparatus.
  • the electrolyzed water production apparatus according to the second embodiment of the present invention has the same configuration as the electrolyzed water production apparatus according to the first embodiment of the present invention except for the power supply control means (control circuit unit) 20. Therefore, the same members as those in the electrolyzed water production apparatus according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
  • the power supply control unit 20 includes a first H bridge circuit 21 and a second H bridge circuit 22 as shown in FIGS.
  • the first H bridge circuit 21 includes switches A, B, C, and D, and is provided between the first electrode 3 and the second electrode 4 and the constant current power supplies 12a and 12b.
  • the switch A is provided between the first electrode 3 and the anodes of the constant current power supplies 12a and 12b
  • the switch B is provided between the first electrode 3 and the cathodes of the constant current power supplies 12a and 12b
  • the switch C is the first electrode.
  • the two electrodes 4 and the anodes of the constant current power supplies 12a and 12b are provided
  • the switch D is provided between the second electrode 4 and the cathodes of the constant current power supplies 12a and 12b.
  • the second H bridge circuit 22 includes switches E, F, G, and H, and is provided between the second electrode 4 and the third electrode 5 and the constant current power supplies 12a and 12b.
  • the switch E is provided between the second electrode 4 and the anodes of the constant current power supplies 12a and 12b
  • the switch F is provided between the second electrode 4 and the cathodes of the constant current power supplies 12a and 12b
  • the switch G is the first one.
  • the three electrodes 5 and the anodes of the constant current power supplies 12a and 12b are provided
  • the switch H is provided between the third electrode 5 and the cathodes of the constant current power supplies 12a and 12b.
  • the switch F may not be provided.
  • the switches A to H are composed of a semiconductor such as a MOSFET or IGBT.
  • the power supply control circuit has a configuration in which the electrical connection between the constant current power supplies 12a and 12b and the first electrode 3, the second electrode 4 and the third electrode 5 is switched in a time division manner.
  • the amount of current can be adjusted, and thereby the pH can be adjusted.
  • the current is intermittent, but by switching quickly so that the movement of ions is slower than the switching time, the chemical reaction can be considered continuous, so electrolyzed water can be obtained. it can.
  • the power supply control circuit selectively applies a direct current so that the first electrode 3 serves as a cathode and the second electrode 4 serves as an anode when the switches B and E are closed and the other switches are opened. It becomes the composition to do.
  • the power supply control circuit closes the switches B and E and opens the other switches so that the first electrode 3 serves as a cathode and the second electrode 4 serves as an anode.
  • FIG. 8B when the switches C and H are closed and the other switches are opened, a direct current is applied so that the second electrode 4 serves as an anode and the third electrode 5 serves as a cathode. It becomes the structure to apply.
  • the power supply control circuit has a configuration in which the configuration in FIG. 8A and the configuration in FIG. 8B are selectively switched in a time division manner.
  • the power supply control circuit closes the switches A and H and opens the other switches so that the first electrode 3 serves as an anode and the third electrode 5 serves as a cathode.
  • FIG. 9B when the switches C and H are closed and the other switches are opened, a direct current is applied so that the second electrode 4 serves as an anode and the third electrode 5 serves as a cathode. It becomes the structure to apply.
  • the power supply control circuit has a configuration in which the configuration in FIG. 9A and the configuration in FIG. 9B are selectively switched in a time division manner.
  • the power supply control circuit closes the switches B and G and opens the other switches so that the first electrode 3 serves as a cathode and the third electrode 5 serves as an anode.
  • FIG. 10B when the switches D and G are closed and the other switches are opened, a direct current is applied so that the second electrode 4 serves as a cathode and the third electrode 5 serves as an anode. It becomes the structure to apply.
  • the power supply control circuit has a configuration in which the configuration in FIG. 10A and the configuration in FIG. 10B are selectively switched in a time division manner.
  • the power supply control circuit selectively supplies the first electrode 3 with constant current power supplies 12a and 12b while flowing saline from the first inlet 6 to the first outlet 7 through the first chamber 1a. Is applied as a cathode and the second electrode 4 as an anode, sodium hypochlorite is generated and alkaline water is obtained from the first outlet 7.
  • the opening and closing of the switches B and E are switched in a time division manner.
  • the timing at which the switches B and E are closed is shortened.
  • the timing at which the switches B and E are closed can be lengthened to enhance the reaction.
  • the power supply control circuit selectively supplies the saline solution from the first inflow port 6 through the first chamber 1a to the first outflow port 7 by the constant current power sources 12a and 12b.
  • the timing of applying a direct current so that the first electrode 3 is a cathode and the second electrode 4 is an anode, and as shown in FIG. 8B, the second electrode 4 is an anode and the third electrode 5 is a cathode.
  • the opening and closing of the switches B and E and the switches C and H are switched in a time-sharing manner, and as shown in FIG. 12A, the timing at which the switches B and E are closed is shortened.
  • the closing timing is lengthened, hypochlorous acid is generated more and acid water is obtained.
  • FIG. 12 (B) when the timing at which the switches B and E are closed is lengthened and the timing at which the switches C and H are closed is shortened, sodium chlorate is generated and neutral water is generated. Or obtain weakly acidic water.
  • FIG. 12C when the timing at which the switches B and E are closed is lengthened and the timing at which the switches C and H are closed is shortened, the production of sodium hypochlorite increases. Get alkaline water.
  • the electrolyzed water flowing from the first outlet 7 can be adjusted to about pH 6.5, and high sterilizing power can be obtained. Since the pH can be adjusted only by adjusting the timing, the control is simple, the response is quick, and the stability of the control system can be increased.
  • the power supply control circuit selectively supplies the saline solution from the first inflow port 6 through the first chamber 1a to the first outflow port 7 by the constant current power sources 12a and 12b.
  • the current application timing is switched in a time-sharing manner and the same flow rate of liquid is caused to flow through the second inlet 8 and the second outlet 9 by the first pump 10 and the second pump 11, the acid flows from the first outlet 7. Water, strong acid water is obtained.
  • the opening and closing of the switches A, C, and H are switched in a time division manner, and as shown in FIG. 13A, the timing at which the switch A is closed is lengthened, and the timing at which the switch C is closed is shortened.
  • the switch H is kept closed, the production of hypochlorous acid increases, and acid water and strong acid water are obtained.
  • FIG. 13B when the switch C is opened at the timing when the switch A is opened and when the switch C is opened, and the switch H is opened at the timing when the switch C is opened. Can weaken the reaction.
  • the power supply control circuit selectively supplies the saline solution from the first inflow port 6 through the first chamber 1a to the first outflow port 7 by the constant current power sources 12a and 12b.
  • the current application timing is switched in a time-sharing manner and the same flow rate of liquid flows through the second inflow port 8 and the second outflow port 9 by the first pump 10 and the second pump 11, it is alkaline from the first outflow port 7. Get water or strong alkaline water.
  • the opening and closing of the switches B, D, and G are switched in a time-sharing manner, and as shown in FIG. 14A, the timing at which the switch B is closed is lengthened and the timing at which the switch D is closed is shortened.
  • the switch G is kept closed, sodium hydroxide is generated to obtain alkaline water or strong alkaline water.
  • FIG. 14B when the switch D is opened at the timing when the switch B is opened and when the switch D is opened, the switch G is opened at the timing when the switch D is opened. Can weaken the reaction.
  • the first inlet 6 and the second inlet 8 are downward, and the first outlet 7 and the second outlet 9 are upward, respectively.
  • the partition 2 is arrange
  • the first electrode 3 and the second electrode 4 have a rectangular plate shape, and are each composed of a plurality. Each first electrode 3 and each second electrode 4 are spaced apart from each other so as to be perpendicular to the partition wall 2 in the direction from the first inlet 6 to the first outlet 7, that is, in the vertical direction. Are arranged in parallel and alternately.
  • the third electrode 5 has a rectangular plate shape and is arranged in parallel to the partition wall 2 in the direction from the second inlet 8 toward the second outlet 9, that is, in the vertical direction. Accordingly, the third electrode 5 is disposed such that the surface thereof is perpendicular to the surfaces of the first electrodes 3 and the second electrodes 4.
  • the power supply unit 12 includes two conductive conductive bars 31a and 31b, two insulating fixing bars 32, a plurality of conductors 33, a plurality of insulators 34, a plurality of spacers 35, and a plurality of covers. 36.
  • Each of the conductive rods 31a and 31b is composed of a full titanium screw, is fixed to one side wall of the first chamber 1a, and crosses the inside of the first chamber 1a to each of the first electrode 3 and the second electrode 4. The two corners on the first inflow port 6 side are respectively attached through.
  • Each conductive rod 31a, 31b is disposed with a gap between each first electrode 3 and each second electrode 4.
  • Each fixing rod 32 is made of resin, is fixed to one side wall of the first chamber 1a, crosses the inside of the first chamber 1a, and the first outlet 3 of each first electrode 3 and each second electrode 4 Each side corner is attached through.
  • Each fixing bar 32 fixes each first electrode 3 and each second electrode 4.
  • each conductor 33 is made of a nut made of titanium, and electrically connects one conductive rod 31 a and each first electrode 3, and the other conductive rod 31 b and each second electrode 4. It is attached to each conductive rod 31a, 31b so as to be connected.
  • Each insulator 34 is made of a resin nut, so that one conductive bar 31a and each second electrode 4 are not electrically connected to each other, and the other conductive bar 31b and each first electrode 3 are respectively connected to each other. It is attached to each conductive rod 31a, 31b so as not to be electrically connected.
  • Each conductor 33 and each insulator 34 are arranged as a pair, and each pair is disposed between the first electrode 3 and the second electrode 4 of one conductive rod 31a, and the other. Every other conductive rod 31b is also disposed between the second electrode 4 and the first electrode 3. Further, each set is alternately arranged in a staggered manner between the first electrode 3 and the second electrode 4 with one conductive rod 31a and the other conductive rod 31b.
  • Each spacer 35 is insulative and cylindrical, and a pair of conductor 33 and insulator 34 is arranged so that the side surfaces of one conductive rod 31a and the other conductive rod 31b are not exposed inside the first chamber 1a. It is attached between the first electrode 3 and the second electrode 4 of the one conductive rod 31a and the other conductive rod 31b that are not provided.
  • Each cover 36 is made of resin and has a cylindrical shape, and covers the outer surfaces of the conductors 33 and the insulators 34 so as not to be exposed.
  • the power supply unit 12 is configured so that the end portions of the first electrodes 3 and the second electrodes 4 on the first inflow port 6 side are connected to the first conductive rods 31a and the first electrodes 3 and the second electrodes 4 by the conductors 33, the insulators 34, and the spacers 35. It is fixed to the other conductive rod 31b.
  • the power source unit 12 can apply a direct current to each first electrode 3 from one conductive rod 31a through each conductor 33. Further, a direct current can be applied to each second electrode 4 from the other conductive rod 31 b through each conductor 33. As a result, the power supply unit 12 can selectively apply a direct current to each first electrode 3 and each second electrode 4 from the end on the first inflow port 6 side.
  • the power supply unit 12 fixes the third electrode 5 to one wall of the second chamber 1 b and supplies current to the third electrode 5.
  • a conductive fixing member 37 is provided. The fixed body 37 is attached to the end of the third electrode 5 on the second inflow port 8 side. As a result, the power supply unit 12 can apply a direct current to the third electrode 5 from the end on the second inflow port 8 side.
  • the electrolyzed water production apparatus includes a first inlet 6 from each first electrode 3 and each second electrode 4 in the first chamber 1a. And the space on the first outlet 7 side of each first electrode 3 and each second electrode 4 along the direction from the first inlet 6 toward the first outlet 7.
  • a plurality of rectifying plates 38 are provided. It should be noted that the space inside the second chamber 1b on the second inlet 8 side and the second outlet 9 side from the third electrode 5 is also directed in the direction from the second inlet 8 toward the second outlet 9. You may have the baffle plate provided along.
  • the electrolyzed water production apparatus of the third embodiment a large electrode area can be ensured even if each rectangular plate-like first electrode 3 and each second electrode 4 is made smaller. Therefore, the apparatus can be reduced in size. Further, the water flow inside the first chamber 1a is adjusted in the direction from the first inlet 6 to the first outlet 7 by the rectangular plate-like first electrodes 3 and the second electrodes 4 and the rectifying plate 38. be able to. In addition, the rectangular plate-shaped third electrode 5 can adjust the water flow inside the second chamber 1 b in the direction from the second inlet 8 toward the second outlet 9.
  • the surface of the third electrode 5 is arranged so as to be perpendicular to the surfaces of the first electrode 3 and the second electrode 4, and Between the 1 electrode 3 and the 3rd electrode 5 and between each 2nd electrode 4 and the 3rd electrode 5, there is only the partition 2 which has the water flow hole 2a, and there is nothing to block
  • the power supply unit 12 has the first inflow port 6 and the second inflow port with respect to the first electrodes 3, the second electrodes 4, and the third electrodes 5. Since a direct current can be applied from the end portion on the side of 8, the electrolysis reaction can be advanced in as wide a range as possible. In addition, bubbles generated in the first chamber 1a and the second chamber 1b due to electrolysis rise along the water flow and are quickly discharged from the upper first outlet 7 and second outlet 9, so that the bubbles are electrolyzed. It can suppress that efficiency falls.
  • each fixing rod 32 that fixes the end of each first electrode 3 and each second electrode 4 on the first outlet 7 side is made of resin and is not corroded. It is like that.
  • Non-membrane electrolytic cell 1a 1st chamber 1b 2nd chamber 2 Partition 2a Water flow hole 3 1st electrode 4 2nd electrode 5 3rd electrode 6 1st inflow port 7 1st outflow port 8 2nd inflow port 9 2nd flow Outlet 10 1st pump 11 2nd pump 12 Power supply part 12a, 12b Constant current power supply 13 pH meter 20 Power supply control means (control circuit part) 21 1st H bridge circuit 22 2nd H bridge circuit A, B, C, D, E, F, G, H switch 31a, 31b Conductive rod 32 Fixed rod 33 Conductor 34 Insulator 35 Spacer 36 Cover 37 Fixed member 38 Current plate

Abstract

【課題】イオン交換膜を用いずにｐＨを調整した電解水を生成することができ、製造コストの低減を図ることができる電解水製造装置および電解水製造方法を提供する。 【解決手段】隔壁が複数の通水孔を有し、無隔膜電解槽の内部を第１室と第２室とに仕切る。第１電極および第２電極が第１室の内部に配置されている。第３電極が第２室の内部に配置されている。第１流入口および第１流出口が第１室に連通している。第２流入口および第２流出口が第２室に連通している。電源部が第１電極と第２電極と第３電極との間に選択的に直流電流を印加する。

Description

電解水製造装置および電解水製造方法
　本発明は、電解水製造装置および電解水製造方法に関する。
　従来の電解水製造装置として、電解槽内をイオン交換膜で区画し、１対の隔室の一方に２枚の電極を互いに対向して配置して第１の電極室を構成し、他方に他の電極を配置して第２の電極室を構成し、被電解水の第１の電極室内での電解と、第１の電極室と第２の電極室間での電気透析を同時に行うものが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
　特許文献１に記載の電解水製造装置は、制御バルブ、制御装置、および面倒な制御方法を要することなく、電解時に一方の電極室内にてｐＨ３～７の弱酸性～中性の生成水を生成させることが可能である。
特許第３８０２５８０号公報
　しかしながら、特許文献１に記載の電解水製造装置では、一般に高価なイオン交換膜を用いるため、製造コストが大きくなるという課題があった。
　本発明は、このような課題に着目してなされたもので、イオン交換膜を用いずにｐＨを調整した電解水を生成することができ、製造コストの低減を図ることができる電解水製造装置および電解水製造方法を提供することを目的としている。
　上記目的を達成するために、本発明に係る電解水製造装置は、無隔膜電解槽と、複数の通水孔を有し前記無隔膜電解槽の内部を第１室と第２室とに仕切る隔壁と、前記第１室の内部に配置された第１電極および第２電極と、前記第２室の内部に配置された第３電極と、前記第１室に連通する第１流入口および第１流出口と、前記第２室に連通する第２流入口および第２流出口と、前記第１電極と前記第２電極と前記第３電極との間に選択的に直流電流を印加する電源部とを、有することを特徴とする。
　本発明に係る電解水製造装置で、食塩水を第１流入口から第１室を通して第１流出口へと流しながら、電源部により第１電極を陰極とし、第２電極を陽極とするよう直流電流を印加することにより、次亜塩素酸ナトリウムを生成し、第１流出口からアルカリ性水を得ることができる。あるいは、食塩水を第１流入口から第１室を通して第１流出口へと流すとともに、第２流入口から第２室を通して第２流出口へと流しながら、電源部により第１電極および第３電極を陰極とし、第２電極を陽極とするよう直流電流を印加することにより、次亜塩素酸ナトリウムと次亜塩素酸との混合物を生成し、第１流出口から弱酸性水を得ることができる。また、同様に食塩水を流しながら、電源部により第１電極および第２電極を陽極とし、第３電極を陰極とするよう直流電流を印加することにより、次亜塩素酸を生成し、第１流出口から酸性水を得ることができる。また、同様に食塩水を流しながら、電源部により第１電極および第２電極を陰極とし、第３電極を陽極とするよう直流電流を印加することにより、水酸化ナトリウムを生成し、第１流出口からアルカリ性水を得ることができる。
　無隔膜電解槽の内部を２つに仕切る隔壁は複数の通水孔を有するので、電解により生成したイオンは隔壁を通過することができ、ｐＨを調整した電解水を得ることができる。隔壁に複数の通水孔を有するものを用いることにより、イオン交換膜で仕切る場合に比べて製造コストの低減を図ることができる。
　電源部は、前記第１電極と前記第２電極と前記第３電極とに電気的に接続された２つの定電流電源から成っても、２つのＨブリッジ回路を介して前記第１電極と前記第２電極と前記第３電極とに電気的に接続された１つの定電流電源から成ってもよい。第１流入口および第２流入口は、上流が共通であっても、別々であってもよい。
　本発明に係る電解水製造装置において、前記電源部は、定電流電源と、前記定電流電源に電気的に接続され、前記第１電極と前記第２電極との間、前記第１電極および前記第２電極の一方または両方と前記第３電極との間、または前記第１電極および前記第３電極と前記第２電極との間にそれぞれの電流量を制御して直流電流を印加可能な電源制御手段とを有することが好ましい。
　この場合、第１電極と第２電極と第３電極との間に印加される直流電流の電流量を制御することにより、第１流出口から得られる電解水のｐＨを任意のｐＨに調整することができる。
　電源制御手段は、２つのＨブリッジ回路を有していてもよい。
　本発明に係る電解水製造装置は、前記第２流入口および前記第２流出口に、互いに同一流量の第１ポンプおよび第２ポンプをそれぞれ有することが好ましい。
　この場合、第２流入口の流量と第２流出口の流量とが同一のため、第１室の電解水と第２室の電解水とが隔壁を通過して混合されるのを抑え、ｐＨ調整機能の低下を抑えることができる。なお、第１流入口または第１流出口にも、ポンプやレギュレータを有していてもよい。
　また、この場合、通水孔は、前記第１室と前記第２室との間で互いに通水可能に設けられていてもよい。特に、前記通水孔は口径が０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下であることが好ましい。この場合、製造が安価かつ容易であり、電解により生成したイオンは隔壁を通過させながら、第１室の電解水と第２室の電解水とが隔壁を通過して混合されるのをできるだけ抑えることができる。通水孔の口径は、特許文献１に記載のようなイオン交換膜の孔径（一般的に数μｍ以下）よりも１００～１０００倍程度大きいため、破損や目詰まりが発生しにくく、長期間使用することができる。さらに、第１室の隔壁付近の水流により第２室の内部が乱されたり、第２室の隔壁付近の水流により第１室の内部が乱されたりするのを抑えるために、前記通水孔は前記隔壁の厚みよりも小さい口径を有することが好ましい。
　本発明に係る電解水製造装置で、前記第１電極および前記第２電極は、板状を成し、それぞれ複数から成り、前記第１流入口から前記第１流出口に向かう方向に沿って、所定の間隔をあけて互いに並行かつ交互に配置されており、前記第３電極は、板状を成し、前記第２流入口から前記第２流出口に向かう方向に沿って配置されていることが好ましい。
　この場合、板状の各第１電極および各第２電極の一枚一枚を小さくしても、大きな電極面積を確保することができ、装置の小型化を図ることができる。板状の各第１電極および各第２電極により、第１室の内部の水流を、第１流入口から第１流出口に向かう方向に整えることができる。また、板状の第３電極により、第２室の内部の水流を、第２流入口から第２流出口に向かう方向に整えることができる。
　また、この場合、前記第３電極は、その表面が各第１電極および各第２電極の表面に対して垂直を成すよう配置されていることが好ましい。このとき、各第１電極と第３電極との間、および各第２電極と第３電極との間には遮るものがないため、各第１電極や各第２電極として穴あき電極等の特殊な形状の電極を用いることなく、各第１電極と第３電極との間の反応、および各第２電極と第３電極との間の反応を進めることができる。
　また、この場合、さらに第１室の内部の水流を整えるために、前記第１室の内部の、各第１電極および各第２電極より前記第１流入口側の空間、および、各第１電極および各第２電極より前記第１流出口側の空間に、前記第１流入口から前記第１流出口に向かう方向に沿って設けられた整流板を有していてもよい。
　各第１電極、各第２電極および第３電極が板状から成る場合、前記電源部は、各第１電極および各第２電極に対してそれぞれ前記第１流入口側の端部から、前記第３電極に対して前記第２流入口側の端部から、直流電流を印加可能に設けられていることが好ましい。
　この場合、各第１電極および各第２電極のそれぞれ第１流入口側の端部から第１流出口側の端部まで食塩水が流れる間の、できる限り広い範囲で反応を進めることができる。また、第３電極の第２流入口側の端部から第２流出口側の端部まで食塩水が流れる間の、できる限り広い範囲で反応を進めることができる。
　また、この場合、前記電源部は、各第１電極および各第２電極の前記第１流入口側の端部を貫通するとともに、各第１電極および各第２電極との間に隙間をあけて配置された２つの導電性の導電棒と、一方の導電棒と各第１電極とをそれぞれ電気的に接続し他方の導電棒と各第２電極とをそれぞれ電気的に接続するよう設けられた複数の導電体と、前記一方の導電棒と各第２電極との間および前記他方の導電棒と各第１電極との間にそれぞれ設けられた複数の絶縁体とを有し、各導電棒から各導電体を通して各第１電極と各第２電極とに選択的に直流電流を印加可能であることが好ましい。このとき、板状の複数の第１電極および複数の第２電極を有する構成を、容易に製造することができる。
　本発明に係る電解水製造装置で、前記第１室および前記第２室は、それぞれ前記第１流入口および前記第２流入口が下方に、前記第１流出口および第２流出口が上方になるよう、水平方向に並んで配置されており、前記隔壁は、上下方向に沿うよう配置されていることが好ましい。この場合、電解により第１室や第２室で発生した気泡を、水流に沿って上方の第１流出口や第２流出口から速やかに排出することができ、気泡により電解効率が低下するのを抑えることができる。
　本発明に係る電解水製造装置において、前記電源制御回路は、前記第１電極を陰極とし前記第２電極を陽極とするよう直流電流を印加する構成と、前記第１電極および前記第３電極を陰極とし前記第２電極を陽極とするよう直流電流を印加する構成と、前記第１電極および前記第２電極を陽極とし前記第３電極を陰極とするよう直流電流を印加する構成と、前記第１電極および前記第２電極を陰極とし前記第３電極を陽極とするよう直流電流を印加する構成とを、選択的に切り替える構成を有することが好ましい。
　この場合、食塩水を第１流入口から第１室を通して第１流出口へと流しながら、電源部により第１電極を陰極とし、第２電極を陽極とするよう直流電流を印加して第１流出口からアルカリ性水を得ることができる。また、電源部により第１電極を陰極とし、第２電極を陽極とし、第３電極を陰極とするよう直流電流を印加するとともに、第１ポンプおよび第２ポンプにより第２流入口および第２流出口に同一流量の液体を流して第１流出口から弱酸性水を得ることができる。また、電源部により第１電極および第２電極を陽極とし、第３電極を陰極とするよう直流電流を印加するとともに、第１ポンプおよび第２ポンプにより第２流入口および第２流出口に同一流量の液体を流して第１流出口から酸性水を得ることができる。また、電源部により第１電極および第２電極を陰極とし、第３電極を陽極とするよう直流電流を印加するとともに、第１ポンプおよび第２ポンプにより第２流入口および第２流出口に同一流量の液体を流して第１流出口からアルカリ性水を得ることができる。
　本発明に係る電解水製造装置において、前記電源制御回路は前記電源部と前記第１電極、前記第２電極および前記第３電極との間の電気的接続を時分割で切り替える構成を有することが好ましい。
　この場合、電源部と各電極との電気的接続を時分割で切り替えることにより、電流量を調整し、それによりｐＨを調整することができる。切替えにより、１つの電極に着目すると電流が断続することになるが、イオンの移動が切替え時間よりも遅くなるよう速く切り替えることにより、化学的な反応は連続とみなせるので、電解水を得ることができる。
　本発明に係る電解水製造装置において、前記電源制御回路は、前記第１電極を陰極とし前記第２電極を陽極とするよう直流電流を印加する構成と、前記第１電極を陰極とし前記第２電極を陽極とするよう直流電流を印加する構成と前記第２電極を陽極とし前記第３電極を陰極とするよう直流電流を印加する構成とを時分割で切り替える構成と、前記第１電極を陽極とし前記第３電極を陰極とするよう直流電流を印加する構成と前記第２電極を陽極とし前記第３電極を陰極とするよう直流電流を印加する構成とを時分割で切り替える構成と、前記第１電極を陰極とし前記第３電極を陽極とするよう直流電流を印加する構成と前記第２電極を陰極とし前記第３電極を陽極とするよう直流電流を印加する構成とを時分割で切り替える構成とを、選択的に切り替える構成を有することが好ましい。
　この場合、食塩水を第１流入口から第１室を通して第１流出口へと流しながら、電源部により第１電極を陰極とし第２電極を陽極とするよう直流電流を印加して第１流出口からアルカリ性水を得ることができる。また、電源部により第１電極を陰極とし第２電極を陽極とするよう直流電流を印加するタイミングと第２電極を陽極とし第３電極を陰極とするよう直流電流を印加するタイミングとを時分割で切り替え、第１ポンプおよび第２ポンプにより第２流入口および第２流出口に同一流量の液体を流して第１流出口から弱酸性水を得ることができる。また、電源部により第１電極を陽極とし第３電極を陰極とするよう直流電流を印加するタイミングと第２電極を陽極とし第３電極を陰極とするよう直流電流を印加するタイミングとを時分割で切り替え、第１ポンプおよび第２ポンプにより第２流入口および第２流出口に同一流量の液体を流して第１流出口から酸性水を得ることができる。また、電源部により第１電極を陰極とし第３電極を陽極とするよう直流電流を印加するタイミングと第２電極を陰極とし第３電極を陽極とするよう直流電流を印加するタイミングとを時分割で切り替え、第１ポンプおよび第２ポンプにより第２流入口および第２流出口に同一流量の液体を流して第１流出口からアルカリ性水を得ることができる。
　本発明に係る電解水製造方法は、前述の電解水製造装置を用い、食塩水を前記第１流入口から前記第１室を通して前記第１流出口へと流しながら、前記電源部により前記第１電極を陰極とし、前記第２電極を陽極とするよう直流電流を印加して前記第１流出口からアルカリ性水を得るか、前記電源部により前記第１電極を陰極とし、前記第２電極を陽極とし、前記第３電極を陰極とするよう直流電流を印加するとともに、前記第１ポンプおよび前記第２ポンプにより前記第２流入口および前記第２流出口に同一流量の液体を流して前記第１流出口から弱酸性水を得るか、前記電源部により前記第１電極および前記第２電極を陽極とし、前記第３電極を陰極とするよう直流電流を印加するとともに、前記第１ポンプおよび前記第２ポンプにより前記第２流入口および前記第２流出口に同一流量の液体を流して前記第１流出口から酸性水を得るか、前記電源部により前記第１電極および前記第２電極を陰極とし、前記第３電極を陽極とするよう直流電流を印加するとともに、前記第１ポンプおよび前記第２ポンプにより前記第２流入口および前記第２流出口に同一流量の液体を流して前記第１流出口からアルカリ性水を得ることを選択的に行うことを、特徴とする。
　他の本発明に係る電解水製造方法は、前述の電解水製造装置を用い、食塩水を前記第１流入口から前記第１室を通して前記第１流出口へと流しながら、前記電源部により前記第１電極を陰極とし前記第２電極を陽極とするよう直流電流を印加して前記第１流出口からアルカリ性水を得るか、前記電源部により前記第１電極を陰極とし前記第２電極を陽極とするよう直流電流を印加するタイミングと前記第２電極を陽極とし前記第３電極を陰極とするよう直流電流を印加するタイミングとを時分割で切り替え、前記第１ポンプおよび前記第２ポンプにより前記第２流入口および前記第２流出口に同一流量の液体を流して前記第１流出口から酸性水、弱酸性水、中性水またはアルカリ性水を得るか、前記電源部により前記第１電極を陽極とし前記第３電極を陰極とするよう直流電流を印加するタイミングと前記第２電極を陽極とし前記第３電極を陰極とするよう直流電流を印加するタイミングとを時分割で切り替え、前記第１ポンプおよび前記第２ポンプにより前記第２流入口および前記第２流出口に同一流量の液体を流して前記第１流出口から酸性水を得るか、前記電源部により前記第１電極を陰極とし前記第３電極を陽極とするよう直流電流を印加するタイミングと前記第２電極を陰極とし前記第３電極を陽極とするよう直流電流を印加するタイミングとを時分割で切り替え、前記第１ポンプおよび前記第２ポンプにより前記第２流入口および前記第２流出口に同一流量の液体を流して前記第１流出口からアルカリ性水を得ることを選択的に行うことを、特徴とする。
　食塩水の濃度は、３質量％前後が好ましいが、１質量％以下でもよい。食塩水として、海水を用いてもよい。食塩水に、ナノバブル水を用いてもよい。各電極は、例えば白金や金などの貴金属や炭素などから成ることが好ましい。
　本発明によれば、イオン交換膜を用いずにｐＨを調整した電解水を生成することができ、製造コストの低減を図ることができる電解水製造装置および電解水製造方法を提供することができる。
本発明の第１の実施の形態の電解水製造装置を示す概略縦断面図である。 図１に示す電解水製造装置の電流制御方式の第１例を示す概略縦断面図である。 図１に示す電解水製造装置の電流制御方式の第２例を示す概略縦断面図である。 図１に示す電解水製造装置の電流制御方式の第３例を示す概略縦断面図である。 図１に示す電解水製造装置の電流制御方式の第４例を示す概略縦断面図である。 図１に示す電解水製造装置の使用状態を示す説明図である。 本発明の第２の実施の形態の電解水製造装置のアルカリ性水を生成する構成を示す回路図である。 図７に示す電解水製造装置の弱酸性水を生成する（Ａ）第１タイミングの構成を示す回路図、（Ｂ）第２タイミングの構成を示す回路図である。 図７に示す電解水製造装置の酸性水～強酸性水を生成する（Ａ）第１タイミングの構成を示す回路図、（Ｂ）第２タイミングの構成を示す回路図である。 図７に示す電解水製造装置のアルカリ性水～強アルカリ性水を生成する（Ａ）第１タイミングの構成を示す回路図、（Ｂ）第２タイミングの構成を示す回路図である。 図７に示す電解水製造装置でアルカリ性水を生成するときのスイッチのタイムチャートである。 図８に示す電解水製造装置で（Ａ）酸性水を生成するとき（Ｂ）中性水～弱酸性水を生成するとき（Ｃ）アルカリ性水を生成するときのスイッチのタイムチャートである。 図９に示す電解水製造装置で酸性水～強酸性水を生成するときのスイッチのタイムチャートである。 図１０に示す電解水製造装置でアルカリ性水～強アルカリ性水を生成するときのスイッチのタイムチャートである。 本発明の第３の実施の形態の電解水製造装置を示す（ａ）第１室を左右方向に沿って切断した縦断面図（正面視）、（ｂ）前後方向に沿って切断した縦断面図（右側面視）、（ｃ）横断面図（底面視）である。 図１５に示す電解水製造装置の、各第１電極および各第２電極への電流供給の構成を示す、各導電棒に沿った面での端面図である。
　以下、図面に基づき、本発明の実施の形態について説明する。
　図１～図５は、本発明の第１の実施の形態の電解水製造装置を示している。
　図１に示すように、電解水製造装置は、無隔膜電解槽１と、隔壁２と、第１電極３と、第２電極４と、第３電極５と、第１流入口６と、第１流出口７と、第２流入口８と、第２流出口９と、第１ポンプ１０と、第２ポンプ１１と、電源部１２と、ｐＨ計１３とを有している。
　隔壁２は、複数の通水孔２ａを有し、無隔膜電解槽１の内部を第１室１ａと第２室１ｂとに仕切るよう無隔膜電解槽１に設けられている。隔壁２は、例えば、アクリル樹脂、その他の樹脂から成る。隔壁２は、無隔膜電解槽１に固定されていても、取付け位置を調節可能に取り付けられていてもよい。通水孔２ａは、口径が０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下、特に０．８ｍｍ前後が好ましい。通水孔２ａは、隔壁２の厚みよりも小さい口径を有している。口径が０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下の通水孔２ａを有する隔壁２は、製造容易であり、電解により生成したイオンは隔壁２を通過させながら、第１室１ａの電解水と第２室１ｂの電解水とが隔壁２を通過して混合されるのをできるだけ抑えることができる。
　第１電極３および第２電極４は第１室１ａの内部に互いに離れて配置され、第２電極４は第１電極３より隔壁２に近い側に配置されている。第３電極５は、第２室１ｂの内部に配置されている。
　第１流入口６および第１流出口７は、第１室１ａを挟んで互いに反対側に設けられ、それぞれ第１室１ａに連通している。第２流入口８および第２流出口９は、第２室１ｂを挟んで互いに反対側に設けられ、それぞれ第２室１ｂに連通している。第１流入口６および第２流入口８は、上流が共通であっても、別々であってもよい。
　第１ポンプ１０および第２ポンプ１１は、互いに同一流量の定量ポンプから成り、それぞれ第２流入口８および第２流出口９に設けられている。また、第１ポンプ１０および第２ポンプ１１は、流量の脈動が小さいものから成り、その脈動も同期するよう同期駆動可能に構成されている。第２流入口８の流量と第２流出口９の流量とが同一のため、第１室１ａの電解水と第２室１ｂの電解水とが隔壁２を通過して混合されるのを抑え、ｐＨ調整機能の低下を抑えることができる。なお、電解水製造装置は、第１流出口７にポンプまたはレギュレータを有していてもよい。
　電源部１２は、定電流電源１２ａ，１２ｂと、電源制御手段（制御回路部）２０とを有している。電源制御手段２０は、定電流電源１２ａ，１２ｂに電気的に接続され、第１電極３と第２電極４と第３電極５との間に選択的に直流電流を印加する構成を有している。電源制御手段２０は、第１電極３と第２電極４との間、第１電極３および第２電極４の一方または両方と第３電極５との間、または第１電極３および第３電極５と第２電極４との間にそれぞれの電流量を制御して直流電流を印加可能である。第１電極３と第２電極４と第３電極５との間に印加される直流電流の電流量を制御することにより、第１流出口７から得られる電解水のｐＨを任意のｐＨに調整することができる。
　ｐＨ計１３は、第１流出口７に設けられ、第１流出口７を流れる水のｐＨを測定可能である。ｐＨ計１３の測定データは電源制御手段２０に送られ、pH測定によるフィードバック制御が可能となっている。
　電解水製造装置は、選択的に図２に示すように、食塩水を第１流入口６から第１室１ａを通して第１流出口７へと流しながら、定電流電源１２ａにより第１電極３を陰極とし、第２電極４を陽極とするよう直流電流を印加し、第３電極５には電流を印加せず、第１ポンプ１０および第２ポンプ１１を停止させた場合、次亜塩素酸ナトリウムを生成し、第１流出口７からアルカリ性水を得る。無隔膜電解槽１の第１室１ａでは、水素ガスが発生する。食塩水の濃度は３質量％前後が好ましく、食塩水として海水を用いてもよい。
　電解水製造装置は、選択的に図３に示すように、食塩水を第１流入口６から第１室１ａを通して第１流出口７へと流すとともに、第１ポンプ１０および第２ポンプ１１により第２流入口８および第２流出口９に同一流量の液体を流しながら、定電流電源１２ａ，１２ｂにより第１電極３および第３電極５を陰極とし、第２電極４を陽極とするよう直流電流を印加した場合、次亜塩素酸ナトリウムと次亜塩素酸との混合物を生成し、第１流出口７から弱酸性水を得る。
　第２電極４から第１電極３に通じる電流と第２電極４から第３電極５に通じる電流の比を調整することで、ｐＨ６．５程度に調整することができ、高い殺菌力を得られる。電解水製造装置は、電流比の調整のみでｐＨの調整ができるため、制御が簡単で、応答も速く、制御系の安定性を増すことができる。第２流出口９からは、水酸化ナトリウムを含む食塩水が排水される。無隔膜電解槽１の第１室１ａでは、Ｈ２およびＣｌ２が生成され、Ｈ２は水素ガスとして排出され、Ｃｌ２は大部分が水に溶け、溶け残った一部が塩素ガスとして排出される。
　電解水製造装置は、選択的に図４に示すように、食塩水を第１流入口６から第１室１ａを通して第１流出口７へと流すとともに、第１ポンプ１０および第２ポンプ１１により第２流入口８および第２流出口９に同一流量の液体を流しながら、定電流電源１２ａ，１２ｂにより第１電極３および第２電極４を陽極とし、第３電極５を陰極とするよう直流電流を印加した場合、次亜塩素酸を生成し、第１流出口７から酸性水、強酸性水を得る。第２流出口９からは、水酸化ナトリウムを含む食塩水が排水される。無隔膜電解槽１の第１室１ａでは、Ｈ２およびＣｌ２が生成され、Ｈ２は水素ガスとして排出され、Ｃｌ２は大部分が水に溶け、溶け残った一部が塩素ガスとして排出される。
　電解水製造装置は、選択的に図５に示すように、食塩水を第１流入口６から第１室１ａを通して第１流出口７へと流すとともに、第１ポンプ１０および第２ポンプ１１により第２流入口８および第２流出口９に同一流量の液体を流しながら、定電流電源１２ａ，１２ｂにより第１電極３および第２電極４を陰極とし、第３電極５を陽極とするよう直流電流を印加した場合、水酸化ナトリウムを生成し、第１流出口７からアルカリ性水、強アルカリ性水を得る。第２流出口９からは、次亜塩素酸を含む食塩水が排水される。無隔膜電解槽１の第２室１ｂでは、Ｈ２およびＣｌ２が生成され、Ｈ２は水素ガスとして排出され、Ｃｌ２は大部分が水に溶け、溶け残った一部が塩素ガスとして排出される。
　図６に示すように、電解水製造装置では、電解による食塩水の反応は、それぞれ第１電極３、第２電極４および第３電極５の電極付近でのみ行われる。また、第１電極３および第２電極４でそれぞれ発生した電解水は、第１流入口６から第１流出口７に向かう水流により混合される。このとき、電解水製造装置では、無隔膜電解槽１の内部を２つに仕切る隔壁２は複数の通水孔２ａを有するので、電解により生成したナトリウムイオン（Ｎａ＋）や塩素イオン（Ｃｌ－）は隔壁２を通過して電流を流すことができ、ｐＨを調整した電解水を得ることができる。なお、このようなイオンの電気的な移動（イオン泳動）は、ほとんど反応に寄与しない。図６には、一例として、図３と同様に、第１電極３および第３電極５を陰極とし、第２電極４を陽極とするよう直流電流を印加した場合を示している。
　電解水製造装置は、隔壁２に複数の通水孔２ａを有するものを用いることにより、イオン交換膜で仕切る場合に比べて製造コストの低減を図ることができる。通水孔２ａの口径が０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下と、イオン交換膜等の孔径と比べて大きいため、破損や目詰まりが発生しにくく、長期間使用することができる。通水孔２ａが隔壁２の厚みよりも小さい口径を有しているため、第１室１ａの隔壁２付近の水流により第２室１ｂの内部が乱されたり、第２室１ｂの隔壁２付近の水流により第１室１ａの内部が乱されたりするのを抑えることができる。また、通水孔２ａを通って隔壁２近傍の第１室１ａの食塩水と第２室１ｂの食塩水とが多少混合されたとしても、Ｎａ＋やＣｌ－は第１室１ａにも第２室１ｂにも含まれているため、得られる電解水のｐＨには影響しない。
　電解水製造装置は、１時間に１～５０トン程度の電解水を得るよう構成することができる。これにより、電解水製造装置は、例えば、ウナギなどの養殖用の水、船舶のバラスト水、いけすの水、船舶や漁港で使用する水などを殺菌するために利用することができる。電解水製造装置により得られた電解水から、氷を製造してもよい。
　図７～図１４は、本発明の第２の実施の形態の電解水製造装置を示している。
　本発明の第２の実施の形態の電解水製造装置は、電源制御手段（制御回路部）２０以外は本発明の第１の実施の形態の電解水製造装置と同一の構成を有する。従って、第１の実施の形態の電解水製造装置と同一の部材には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
　電源制御手段２０（制御回路部）は、図７～図１０に示すように、第１Ｈブリッジ回路２１と第２Ｈブリッジ回路２２とを有している。
　第１Ｈブリッジ回路２１は、スイッチＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄを有し、第１電極３および第２電極４と定電流電源１２ａ，１２ｂとの間に設けられている。スイッチＡは第１電極３と定電流電源１２ａ，１２ｂの陽極との間に設けられ、スイッチＢは第１電極３と定電流電源１２ａ，１２ｂの陰極との間に設けられ、スイッチＣは第２電極４と定電流電源１２ａ，１２ｂの陽極との間に設けられ、スイッチＤは第２電極４と定電流電源１２ａ，１２ｂの陰極との間に設けられている。
　第２Ｈブリッジ回路２２は、スイッチＥ，Ｆ，Ｇ，Ｈを有し、第２電極４および第３電極５と定電流電源１２ａ，１２ｂとの間に設けられている。スイッチＥは第２電極４と定電流電源１２ａ，１２ｂの陽極との間に設けられ、スイッチＦは第２電極４と定電流電源１２ａ，１２ｂの陰極との間に設けられ、スイッチＧは第３電極５と定電流電源１２ａ，１２ｂの陽極との間に設けられ、スイッチＨは第３電極５と定電流電源１２ａ，１２ｂの陰極との間に設けられている。スイッチＦは、設けなくてもよい。
　スイッチＡ～Ｈは、ＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴなどの半導体により構成される。電源制御回路は、定電流電源１２ａ，１２ｂと第１電極３、第２電極４および第３電極５との間の電気的接続を時分割で切り替える構成を有している。定電流電源１２ａ，１２ｂと各電極との電気的接続を時分割で切り替えることにより、電流量を調整し、それによりｐＨを調整することができる。切替えにより、１つの電極に着目すると電流が断続することになるが、イオンの移動が切替え時間よりも遅くなるよう速く切り替えることにより、化学的な反応は連続とみなせるので、電解水を得ることができる。
　電源制御回路は、選択的に図７に示すように、スイッチＢ，Ｅを閉じ、他のスイッチを開いたとき、第１電極３を陰極とし第２電極４を陽極とするよう直流電流を印加する構成となる。また、電源制御回路は、図８（Ａ）に示すように、スイッチＢ，Ｅを閉じ、他のスイッチを開いたとき、第１電極３を陰極とし第２電極４を陽極とするよう直流電流を印加する構成となり、図８（Ｂ）に示すように、スイッチＣ，Ｈを閉じ、他のスイッチを開いたとき、第２電極４を陽極とし第３電極５を陰極とするよう直流電流を印加する構成となる。電源制御回路は、選択的に図８（Ａ）の構成と図８（Ｂ）の構成とを時分割で切り替える構成を有している。
　また、電源制御回路は、図９（Ａ）に示すように、スイッチＡ，Ｈを閉じ、他のスイッチを開いたとき、第１電極３を陽極とし第３電極５を陰極とするよう直流電流を印加する構成となり、図９（Ｂ）に示すように、スイッチＣ，Ｈを閉じ、他のスイッチを開いたとき、第２電極４を陽極とし第３電極５を陰極とするよう直流電流を印加する構成となる。電源制御回路は、選択的に図９（Ａ）の構成と図９（Ｂ）の構成とを時分割で切り替える構成を有している。
　また、電源制御回路は、図１０（Ａ）に示すように、スイッチＢ，Ｇを閉じ、他のスイッチを開いたとき、第１電極３を陰極とし第３電極５を陽極とするよう直流電流を印加する構成となり、図１０（Ｂ）に示すように、スイッチＤ，Ｇを閉じ、他のスイッチを開いたとき、第２電極４を陰極とし第３電極５を陽極とするよう直流電流を印加する構成となる。電源制御回路は、選択的に図１０（Ａ）の構成と図１０（Ｂ）の構成とを時分割で切り替える構成を有している。
　電源制御回路は、食塩水を第１流入口６から第１室１ａを通して第１流出口７へと流しながら、選択的に図７に示すように、定電流電源１２ａ，１２ｂにより第１電極３を陰極とし第２電極４を陽極とするよう直流電流を印加した場合、次亜塩素酸ナトリウムを生成し、第１流出口７からアルカリ性水を得る。このとき、図１１に示すように、スイッチＢ，Ｅの開閉は、時分割で切り替えられ、第１流出口７の流量が小さい場合には、スイッチＢ，Ｅが閉じているタイミングを短くして反応を弱め、第１流出口７の流量が大きい場合には、スイッチＢ，Ｅが閉じているタイミングを長くして反応を強めることができる。
　電源制御回路は、食塩水を第１流入口６から第１室１ａを通して第１流出口７へと流しながら、選択的に図８（Ａ）に示すように、定電流電源１２ａ，１２ｂにより第１電極３を陰極とし第２電極４を陽極とするよう直流電流を印加するタイミングと、図８（Ｂ）に示すように、第２電極４を陽極とし第３電極５を陰極とするよう直流電流を印加するタイミングとを時分割で切り替え、第１ポンプ１０および第２ポンプ１１により第２流入口８および第２流出口９に同一流量の液体を流した場合、次亜塩素酸ナトリウムと次亜塩素酸との混合物を生成し、第１流出口７から酸性水、弱酸性水、中性水またはアルカリ性水を得る。
　このとき、スイッチＢ，ＥおよびスイッチＣ，Ｈの開閉は、時分割で切り替えられ、図１２（Ａ）に示すように、スイッチＢ，Ｅが閉じているタイミングを短くし、スイッチＣ，Ｈが閉じているタイミングを長くした場合には、次亜塩素酸の生成が多くなり、酸性水を得る。図１２（Ｂ）に示すように、スイッチＢ，Ｅが閉じているタイミングを長くし、スイッチＣ，Ｈが閉じているタイミングを短めにした場合には、塩素酸ナトリウムが生成し、中性水または弱酸性水を得る。図１２（Ｃ）に示すように、スイッチＢ，Ｅが閉じているタイミングを長くし、スイッチＣ，Ｈが閉じているタイミングをより短くした場合には、次亜塩素酸ナトリウムの生成が多くなり、アルカリ性水を得る。
　スイッチＢ，ＥおよびスイッチＣ，Ｈの開閉のタイミングを調整することで、第１流出口７から流れる電解水をｐＨ６．５程度に調整することができ、高い殺菌力を得られる。タイミングの調整のみでｐＨの調整ができるため、制御が簡単で、応答も速く、制御系の安定性を増すことができる。
　電源制御回路は、食塩水を第１流入口６から第１室１ａを通して第１流出口７へと流しながら、選択的に図９（Ａ）に示すように、定電流電源１２ａ，１２ｂにより第１電極３を陽極とし第３電極５を陰極とするよう直流電流を印加するタイミングと、図９（Ｂ）に示すように、第２電極４を陽極とし第３電極５を陰極とするよう直流電流を印加するタイミングとを時分割で切り替え、第１ポンプ１０および第２ポンプ１１により第２流入口８および第２流出口９に同一流量の液体を流した場合、第１流出口７から酸性水、強酸性水を得る。
　このとき、スイッチＡ，Ｃ，Ｈの開閉は、時分割で切り替えられ、図１３（Ａ）に示すように、スイッチＡが閉じているタイミングを長くし、スイッチＣが閉じているタイミングを短くし、スイッチＨを閉じたままにした場合には、次亜塩素酸の生成が多くなり、酸性水、強酸性水を得る。図１３（Ｂ）に示すように、スイッチＡが開いているタイミングでスイッチＣが閉じているタイミングと開いているタイミングとを設け、そのスイッチＣが開いているタイミングでスイッチＨを開いた場合には、反応を弱めることができる。
　電源制御回路は、食塩水を第１流入口６から第１室１ａを通して第１流出口７へと流しながら、選択的に図１０（Ａ）に示すように、定電流電源１２ａ，１２ｂにより第１電極３を陰極とし第３電極５を陽極とするよう直流電流を印加するタイミングと、図１０（Ｂ）に示すように、第２電極４を陰極とし第３電極５を陽極とするよう直流電流を印加するタイミングとを時分割で切り替え、第１ポンプ１０および第２ポンプ１１により第２流入口８および第２流出口９に同一流量の液体を流した場合、第１流出口７からアルカリ性水または強アルカリ性水を得る。
　このとき、スイッチＢ，Ｄ，Ｇの開閉は、時分割で切り替えられ、図１４（Ａ）に示すように、スイッチＢが閉じているタイミングを長くし、スイッチＤが閉じているタイミングを短くし、スイッチＧを閉じたままにした場合には、水酸化ナトリウムが生成し、アルカリ性水または強アルカリ性水を得る。図１４（Ｂ）に示すように、スイッチＢが開いているタイミングでスイッチＤが閉じているタイミングと開いているタイミングとを設け、そのスイッチＤが開いているタイミングでスイッチＧを開いた場合には、反応を弱めることができる。
　図１５および図１６は、本発明の第３の実施の形態の電解水製造装置を示している。
　以下の説明では、第１の実施の形態の電解水製造装置と同一の部材には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
　図１５に示すように、第１室１ａおよび第２室１ｂは、それぞれ第１流入口６および第２流入口８が下方に、第１流出口７および第２流出口９が上方になるよう、水平方向に並んで配置されている。また、隔壁２は、上下方向に沿って配置されている。
　第１電極３および第２電極４は、矩形板状を成し、それぞれ複数から成っている。各第１電極３および各第２電極４は、第１流入口６から第１流出口７に向かう方向、すなわち上下方向に沿って、隔壁２に対して垂直を成すよう、所定の間隔をあけて互いに並行かつ交互に配置されている。第３電極５は、矩形板状を成し、第２流入口８から第２流出口９に向かう方向、すなわち上下方向に沿って、隔壁２に対して平行に配置されている。これにより、第３電極５は、その表面が各第１電極３および各第２電極４の表面に対して垂直を成すよう配置されている。
　電源部１２は、２つの導電性の導電棒３１ａ，３１ｂと、２つの絶縁性の固定棒３２と、複数の導電体３３と、複数の絶縁体３４と、複数のスペーサ３５と、複数のカバー３６とを有している。各導電棒３１ａ，３１ｂは、チタン製の全ネジから成り、第１室１ａの一方の側壁に固定され、第１室１ａの内部を横切って、各第１電極３および各第２電極４の第１流入口６の側の両角部をそれぞれ貫通して取り付けられている。各導電棒３１ａ，３１ｂは、各第１電極３との間および各第２電極４との間に隙間をあけて配置されている。各固定棒３２は、樹脂製で、第１室１ａの一方の側壁に固定され、第１室１ａの内部を横切って、各第１電極３および各第２電極４の第１流出口７の側の両角部をそれぞれ貫通して取り付けられている。各固定棒３２は、各第１電極３および各第２電極４を固定している。
　図１６に示すように、各導電体３３は、チタン製のナットから成り、一方の導電棒３１ａと各第１電極３および、他方の導電棒３１ｂと各第２電極４とをそれぞれ電気的に接続するよう、各導電棒３１ａ，３１ｂに取り付けられている。各絶縁体３４は、樹脂製のナットから成り、一方の導電棒３１ａと各第２電極４とがそれぞれ電気的に接続されないよう、また、他方の導電棒３１ｂと各第１電極３とがそれぞれ電気的に接続されないよう、各導電棒３１ａ，３１ｂに取り付けられている。各導電体３３と各絶縁体３４とは、それぞれ１つずつを組として、各組が一方の導電棒３１ａの第１電極３と第２電極４との間に一つおきに配置され、他方の導電棒３１ｂの第２電極４と第１電極３との間にも一つおきに配置されている。また、その各組は、一方の導電棒３１ａと他方の導電棒３１ｂとで、第１電極３と第２電極４との間に千鳥状に交互に配置されている。
　各スペーサ３５は、絶縁性で円筒状を成し、第１室１ａの内部で一方の導電棒３１ａおよび他方の導電棒３１ｂの側面が露出しないよう、導電体３３と絶縁体３４の組が配置されていない、一方の導電棒３１ａおよび他方の導電棒３１ｂの第１電極３と第２電極４との間に取り付けられている。各カバー３６は、樹脂製で円筒状を成し、各導電体３３および各絶縁体３４が露出しないよう、それらの外面を覆っている。電源部１２は、各導電体３３、各絶縁体３４および各スペーサ３５により、各第１電極３および各第２電極４の第１流入口６の側の端部を、一方の導電棒３１ａおよび他方の導電棒３１ｂに固定している。
　このような構成により、電源部１２は、一方の導電棒３１ａから各導電体３３を通して、各第１電極３に直流電流を印加可能になっている。また、他方の導電棒３１ｂから各導電体３３を通して、各第２電極４に直流電流を印加可能になっている。これにより、電源部１２は、各第１電極３および各第２電極４に対してそれぞれ第１流入口６の側の端部から、選択的に直流電流を印加可能になっている。
　また、図１５（ｂ）および（ｃ）に示すように、電源部１２は、第３電極５を第２室１ｂの一方の壁に固定するとともに、第３電極５に電流を供給するための導電性の固定体３７を有している。固定体３７は、第３電極５の第２流入口８の側の端部に取り付けられている。これにより、電源部１２は、第３電極５に対して第２流入口８の側の端部から直流電流を印加可能になっている。
　また、図１５（ａ）に示すように、第３の実施の形態の電解水製造装置は、第１室１ａの内部の、各第１電極３および各第２電極４より第１流入口６の側の空間、および、各第１電極３および各第２電極４より第１流出口７の側の空間に、第１流入口６から第１流出口７に向かう方向に沿って設けられた整流板３８を複数有している。なお、第２室１ｂの内部の、第３電極５より第２流入口８の側および第２流出口９の側の空間にも、第２流入口８から第２流出口９に向かう方向に沿って設けられた整流板を有していてもよい。
　第３の実施の形態の電解水製造装置によれば、矩形板状の各第１電極３および各第２電極４の一枚一枚を小さくしても、大きな電極面積を確保することができるため、装置の小型化を図ることができる。また、矩形板状の各第１電極３および各第２電極４、ならびに整流板３８により、第１室１ａの内部の水流を、第１流入口６から第１流出口７に向かう方向に整えることができる。また、矩形板状の第３電極５により、第２室１ｂの内部の水流を、第２流入口８から第２流出口９に向かう方向に整えることができる。
　第３の実施の形態の電解水製造装置によれば、第３電極５の表面が、各第１電極３および各第２電極４の表面に対して垂直を成すよう配置されており、各第１電極３と第３電極５との間、および各第２電極４と第３電極５との間には、通水孔２ａを有する隔壁２しかなく、遮るものがない。このため、各第１電極３や各第２電極４として穴あき電極等の特殊な形状の電極を用いることなく、各第１電極３と第３電極５との間の反応、および各第２電極４と第３電極５との間の反応を進めることができる。
　第３の実施の形態の電解水製造装置によれば、電源部１２が、各第１電極３、各第２電極４および第３電極５に対して、第１流入口６や第２流入口８の側の端部から直流電流を印加可能であるため、できる限り広い範囲で電解の反応を進めることができる。また、電解により第１室１ａや第２室１ｂで発生した気泡が、水流に沿って上昇し、上方の第１流出口７や第２流出口９から速やかに排出されるため、気泡により電解効率が低下するのを抑えることができる。また、電解の際、第１室１ａの内部の、各第１電極３および各第２電極４の第１流入口６の側付近は、ほぼ中性に保たれているが、各第１電極３および各第２電極４の第１流出口７の側付近は、酸性やアルカリ性に変化しており、金属製のものは腐食しやすい環境になっている。第３の実施の形態の電解水製造装置では、各第１電極３および各第２電極４の第１流出口７の側の端部を固定する各固定棒３２が樹脂製であり、腐食されないようになっている。
　　１　無隔膜電解槽
　　１ａ　第１室
　　１ｂ　第２室
　　２　隔壁
　　２ａ　通水孔
　　３　第１電極
　　４　第２電極
　　５　第３電極
　　６　第１流入口
　　７　第１流出口
　　８　第２流入口
　　９　第２流出口
　１０　第１ポンプ
　１１　第２ポンプ
　１２　電源部
　１２ａ，１２ｂ　定電流電源
　１３　ｐＨ計
　２０　電源制御手段（制御回路部）
　２１　第１Ｈブリッジ回路
　２２　第２Ｈブリッジ回路
　Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ　スイッチ
 
　３１ａ，３１ｂ　導電棒
　３２　固定棒
　３３　導電体
　３４　絶縁体
　３５　スペーサ
　３６　カバー
　３７　固定体
　３８　整流板
 

Claims (17)

  1. 　無隔膜電解槽と、
    　複数の通水孔を有し前記無隔膜電解槽の内部を第１室と第２室とに仕切る隔壁と、
    　前記第１室の内部に配置された第１電極および第２電極と、
    　前記第２室の内部に配置された第３電極と、
    　前記第１室に連通する第１流入口および第１流出口と、
    　前記第２室に連通する第２流入口および第２流出口と、
    　前記第１電極と前記第２電極と前記第３電極との間に選択的に直流電流を印加する電源部とを、
    　有することを特徴とする電解水製造装置。
  2. 　前記電源部は、定電流電源と、前記定電流電源に電気的に接続され、前記第１電極と前記第２電極との間、前記第１電極および前記第２電極の一方または両方と前記第３電極との間、または前記第１電極および前記第３電極と前記第２電極との間にそれぞれの電流量を制御して直流電流を印加可能な電源制御手段とを有することを特徴とする請求項１記載の電解水製造装置。
  3. 　前記第２流入口および前記第２流出口に、互いに同一流量の第１ポンプおよび第２ポンプをそれぞれ有することを、特徴とする請求項１または２記載の電解水製造装置。
  4. 　前記通水孔は、前記第１室と前記第２室との間で互いに通水可能に設けられていることを特徴とする請求項３記載の電解水製造装置。
  5. 　前記通水孔は口径が０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項３または４記載の電解水製造装置。
  6. 　前記通水孔は、前記隔壁の厚みよりも小さい口径を有していることを特徴とする請求項５記載の電解水製造装置。
  7. 　前記第１電極および前記第２電極は、板状を成し、それぞれ複数から成り、前記第１流入口から前記第１流出口に向かう方向に沿って、所定の間隔をあけて互いに並行かつ交互に配置されており、
    　前記第３電極は、板状を成し、前記第２流入口から前記第２流出口に向かう方向に沿って配置されていることを
    　特徴とする請求項３乃至６のいずれか１項に記載の電解水製造装置。
  8. 　前記第３電極は、その表面が各第１電極および各第２電極の表面に対して垂直を成すよう配置されていることを特徴とする請求項７記載の電解水製造装置。
  9. 　前記第１室の内部の、各第１電極および各第２電極より前記第１流入口側の空間、および、各第１電極および各第２電極より前記第１流出口側の空間に、前記第１流入口から前記第１流出口に向かう方向に沿って設けられた整流板を有することを特徴とする請求項７または８記載の電解水製造装置。
  10. 　前記電源部は、各第１電極および各第２電極に対してそれぞれ前記第１流入口側の端部から、前記第３電極に対して前記第２流入口側の端部から、直流電流を印加可能に設けられていることを特徴とする請求項７、８または９記載の電解水製造装置。
  11. 　前記電源部は、各第１電極および各第２電極の前記第１流入口側の端部を貫通するとともに、各第１電極および各第２電極との間に隙間をあけて配置された２つの導電性の導電棒と、一方の導電棒と各第１電極とをそれぞれ電気的に接続し他方の導電棒と各第２電極とをそれぞれ電気的に接続するよう設けられた複数の導電体と、前記一方の導電棒と各第２電極との間および前記他方の導電棒と各第１電極との間にそれぞれ設けられた複数の絶縁体とを有し、各導電棒から各導電体を通して各第１電極と各第２電極とに選択的に直流電流を印加可能であることを特徴とする請求項１０記載の電解水製造装置。
  12. 　前記第１室および前記第２室は、それぞれ前記第１流入口および前記第２流入口が下方に、前記第１流出口および第２流出口が上方になるよう、水平方向に並んで配置されており、
    　前記隔壁は、上下方向に沿うよう配置されていることを
    　特徴とする請求項７乃至１１のいずれか１項に記載の電解水製造装置。
  13. 　前記電源制御回路は、前記第１電極を陰極とし前記第２電極を陽極とするよう直流電流を印加する構成と、前記第１電極および前記第３電極を陰極とし前記第２電極を陽極とするよう直流電流を印加する構成と、前記第１電極および前記第２電極を陽極とし前記第３電極を陰極とするよう直流電流を印加する構成と、前記第１電極および前記第２電極を陰極とし前記第３電極を陽極とするよう直流電流を印加する構成とを、選択的に切り替える構成を有することを、特徴とする請求項３乃至１２のいずれか１項に記載の電解水製造装置。
  14. 　前記電源制御回路は前記電源部と前記第１電極、前記第２電極および前記第３電極との間の電気的接続を時分割で切り替える構成を有することを特徴とする請求項３乃至１２のいずれか１項に記載の電解水製造装置。
  15. 　前記電源制御回路は、前記第１電極を陰極とし前記第２電極を陽極とするよう直流電流を印加する構成と、前記第１電極を陰極とし前記第２電極を陽極とするよう直流電流を印加する構成と前記第２電極を陽極とし前記第３電極を陰極とするよう直流電流を印加する構成とを時分割で切り替える構成と、前記第１電極を陽極とし前記第３電極を陰極とするよう直流電流を印加する構成と前記第２電極を陽極とし前記第３電極を陰極とするよう直流電流を印加する構成とを時分割で切り替える構成と、前記第１電極を陰極とし前記第３電極を陽極とするよう直流電流を印加する構成と前記第２電極を陰極とし前記第３電極を陽極とするよう直流電流を印加する構成とを時分割で切り替える構成とを、選択的に切り替える構成を有することを、特徴とする請求項１４記載の電解水製造装置。
  16. 　請求項１３記載の電解水製造装置を用い、食塩水を前記第１流入口から前記第１室を通して前記第１流出口へと流しながら、前記電源部により前記第１電極を陰極とし、前記第２電極を陽極とするよう直流電流を印加して前記第１流出口からアルカリ性水を得るか、前記電源部により前記第１電極を陰極とし、前記第２電極を陽極とし、前記第３電極を陰極とするよう直流電流を印加するとともに、前記第１ポンプおよび前記第２ポンプにより前記第２流入口および前記第２流出口に同一流量の液体を流して前記第１流出口から弱酸性水を得るか、前記電源部により前記第１電極および前記第２電極を陽極とし、前記第３電極を陰極とするよう直流電流を印加するとともに、前記第１ポンプおよび前記第２ポンプにより前記第２流入口および前記第２流出口に同一流量の液体を流して前記第１流出口から酸性水を得るか、前記電源部により前記第１電極および前記第２電極を陰極とし、前記第３電極を陽極とするよう直流電流を印加するとともに、前記第１ポンプおよび前記第２ポンプにより前記第２流入口および前記第２流出口に同一流量の液体を流して前記第１流出口からアルカリ性水を得ることを選択的に行うことを、特徴とする電解水製造方法。
  17. 　請求項１４または１５記載の電解水製造装置を用い、食塩水を前記第１流入口から前記第１室を通して前記第１流出口へと流しながら、前記電源部により前記第１電極を陰極とし前記第２電極を陽極とするよう直流電流を印加して前記第１流出口からアルカリ性水を得るか、前記電源部により前記第１電極を陰極とし前記第２電極を陽極とするよう直流電流を印加するタイミングと前記第２電極を陽極とし前記第３電極を陰極とするよう直流電流を印加するタイミングとを時分割で切り替え、前記第１ポンプおよび前記第２ポンプにより前記第２流入口および前記第２流出口に同一流量の液体を流して前記第１流出口から酸性水、弱酸性水、中性水またはアルカリ性水を得るか、前記電源部により前記第１電極を陽極とし前記第３電極を陰極とするよう直流電流を印加するタイミングと前記第２電極を陽極とし前記第３電極を陰極とするよう直流電流を印加するタイミングとを時分割で切り替え、前記第１ポンプおよび前記第２ポンプにより前記第２流入口および前記第２流出口に同一流量の液体を流して前記第１流出口から酸性水を得るか、前記電源部により前記第１電極を陰極とし前記第３電極を陽極とするよう直流電流を印加するタイミングと前記第２電極を陰極とし前記第３電極を陽極とするよう直流電流を印加するタイミングとを時分割で切り替え、前記第１ポンプおよび前記第２ポンプにより前記第２流入口および前記第２流出口に同一流量の液体を流して前記第１流出口からアルカリ性水を得ることを選択的に行うことを、特徴とする電解水製造方法。
     
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