JP6831570B2 - 電解水生成装置 - Google Patents
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- Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)
Description
本発明は、電解水生成装置に関する。
一般に、電解水生成装置において生成される電解水には、アルカリ水、弱酸性水、強酸性水等がある。アルカリ水は、脱脂、洗浄、防錆等の効果を有するといわれている。強酸性水は、洗浄、殺菌、アストリンゼント（収れん）等の効果を有するといわれている。弱酸性水は、洗浄、殺菌、漂白、脱臭、アストリンゼント等の効果を有するといわれている。
次亜塩素酸は、ｐＨによって状態が変化することが知られている。例えば、ｐＨが２．０〜３．５程度の領域では、下記式（１）の反応によって、次亜塩素酸（ＨＣｌＯ）の一部が溶存塩素ガス（Ｃｌ２）に変化する。
ｐＨが８〜９程度の領域では、下記式（２）の反応によって、次亜塩素酸（ＨＣｌＯ）の一部が次亜塩素酸イオン（ＣｌＯ−）と水素イオン（Ｈ＋）に解離する。
ｐＨが５．０〜６．５程度の領域では、非解離型の次亜塩素酸（ＨＣｌＯ）が高比率（約９０％以上）で存在する。
水中の次亜塩素酸（ＨＣｌＯ）、次亜塩素酸イオン（ＣｌＯ−）、溶存塩素ガス（Ｃｌ２）の中で最も殺菌力が強く安全性が高いのは、次亜塩素酸（ＨＣｌＯ）であり、次亜塩素酸の濃度の高いｐＨ５．０〜６．５の次亜塩素酸水は、口腔内の洗浄、衣類の洗浄殺菌、漂白、野菜類等の洗浄殺菌、哺乳瓶等の食器の洗浄殺菌、手指の除菌、近年においては歯科用殺菌水(例えば、特許文献１、２)として使用されている。
一般的に、電解水生成装置には、陽極と陰極の間に隔膜のない一室型電解槽を用いるものと、陽極と陰極がイオン交換膜等の隔膜で仕切られた二室型電解槽を用いるものと、両方を併用するものとがある。例えば、特許文献３には、一室型の無隔膜電解槽を用いて、所定濃度の塩酸（ＨＣｌ）水溶液に所定量の食塩（ＮａＣｌ）を溶解させてなる水溶液を電解して、ｐＨ３〜７の次亜塩素酸水を生成することのできる電解水生成装置が開示されている。
特許文献４には、二室型電解槽を用いた電解水生成装置であって、塩化ナトリウム、塩化カリウム等の塩化物塩と、メタケイ酸ナトリウム等の水に溶けてアルカリ性を示す化合物とを含む溶液を添加した水を電気分解し、電解槽の陰極側にｐＨ１０〜１２．５の強アルカリ水を生成させるとともに、陽極側にｐＨ３〜７．５の次亜塩素酸殺菌水を生成させて、強アルカリ水と次亜塩素酸殺菌水を同時に生成することのできる電解水生成装置が開示されている。
特許文献５には、二室型の有隔膜電解槽で水を電解し、得られたアルカリ水と酸性水を一対の排水管から各別に排出し、一室型の無隔膜電解槽で塩化物水溶液を電解して次亜塩素酸を含む水を調整し、この次亜塩素酸を含む水を排出する排出管を、有隔膜電解槽からの排出管に接続して、アルカリ水、酸性水、及び次亜塩素酸水を適宜混合し、ｐＨが３〜７程度で次亜塩素酸（ＨＣｌＯ）を多く含むソフト殺菌水と、ｐＨが３以下で塩素（Ｃｌ２）を多く含むハード殺菌水とを供給する装置が開示されている。
特許文献６には、二室型の有隔膜電解槽で、塩化ナトリウム等の塩化物塩を含む水溶液を電解して、陰極側でｐＨ１０．５〜１３．５の強アルカリ水を生成し、陽極側で塩素ガス（Ｃｌ２）を含む強酸性水を生成して、この強酸性水を水と混合してｐＨ３〜７．５の次亜塩素酸水を調整する、強アルカリ水、強酸性水、次亜塩素酸水の同時生成方法が開示されている。
特許文献７には、隔膜によって仕切られた第１電解室、第２電解室、及び中央電解室を備え、それらの電解室内に設けられた第１〜第４の電極対の極性を切り替えることによって、弱酸性水、微酸性水、強酸性水、及びアルカリ水を任意に選択して生成することのできる電解水生成装置が開示されている。
例えば上記特許文献７に開示された電解水生成装置では、第１電解室及び第２電解室でアルカリ水を生成すると、中央電解室に電解質水溶液を循環させている循環タンク内のｐＨが低下し、循環タンクの内部で大量の塩素ガスが発生してしまうという問題があった。また、特許文献７に開示された電解水生成装置では、第１電解室及び第２電解室で微酸性水あるいは弱酸性水を連続で生成すると、循環タンク内のｐＨが上昇し、生成水のｐＨも上昇するため、生成された微酸性水あるいは弱酸性水の有効塩素濃度が低下してしまうという問題があった。さらに、特許文献７に開示された電解水生成装置では、循環タンクに水を補給する必要があるため、循環タンクからオーバーフロー水が排出されるという問題があった。また、従来の電解水生成装置では、生成する微酸性水あるいは弱酸性水のｐＨ及び有効塩素濃度が安定しないという問題があった。
そこで、本発明は、安定したｐＨ及び有効塩素濃度を有する微酸性水あるいは弱酸性水を生成することのできる電解水生成装置を提供することを目的とする。
本発明の電解水生成装置は、以下の通りである。
（１）第１電解室と、第２電解室と、前記第１電解室と前記第２電解室の間に配置された中央電解室と、
前記第１電解室と前記中央電解室の間、及び、前記第２電解室と前記中央電解室の間に配置された隔膜と、
前記第１電解室に設けられた第１電極及び前記中央電解室に設けられた第２電極からなる第１の電極対と、
前記第１電解室に設けられた第３電極及び前記中央電解室に設けられた第４電極からなる第２の電極対と、
前記第２電解室に設けられた第５電極及び前記中央電解室に設けられた第６電極からなる第３の電極対と、
前記第２電解室に設けられた第７電極及び前記中央電解室に設けられた第８電極からなる第４の電極対と、
前記第１〜第４の電極対に電圧を印加する電源と、
前記第１電解室及び前記第２電解室に供給される原水中に電解質を供給する電解質供給手段と、
前記中央電解室に電解促進剤を循環させる電解促進剤循環手段と、を備えることを特徴とする電解水生成装置。
（２）前記第１〜第４の電極対のうち少なくとも１つの電極対の極性を切り替える極性切替手段をさらに備え、
前記第１電解室及び前記第２電解室において微酸性または弱酸性次亜塩素酸水を生成する第１の運転モードでは、前記第１電極が陽極、前記第２電極が陰極、前記第３電極が陰極、前記第４電極が陽極、前記第５電極が陽極、前記第６電極が陰極、前記第７電極が陰極、前記第８電極が陽極となる、上記（１）に記載の電解水生成装置。
（３）前記第１電解室及び前記第２電解室においてアルカリ水を生成する第２の運転モードでは、前記第１電極が陰極、前記第２電極が陽極、前記第３電極が陰極、前記第４電極が陽極、前記第５電極が陰極、前記第６電極が陽極、前記第７電極が陰極、前記第８電極が陽極となる、上記（２）に記載の電解水生成装置。
（１）第１電解室と、第２電解室と、前記第１電解室と前記第２電解室の間に配置された中央電解室と、
前記第１電解室と前記中央電解室の間、及び、前記第２電解室と前記中央電解室の間に配置された隔膜と、
前記第１電解室に設けられた第１電極及び前記中央電解室に設けられた第２電極からなる第１の電極対と、
前記第１電解室に設けられた第３電極及び前記中央電解室に設けられた第４電極からなる第２の電極対と、
前記第２電解室に設けられた第５電極及び前記中央電解室に設けられた第６電極からなる第３の電極対と、
前記第２電解室に設けられた第７電極及び前記中央電解室に設けられた第８電極からなる第４の電極対と、
前記第１〜第４の電極対に電圧を印加する電源と、
前記第１電解室及び前記第２電解室に供給される原水中に電解質を供給する電解質供給手段と、
前記中央電解室に電解促進剤を循環させる電解促進剤循環手段と、を備えることを特徴とする電解水生成装置。
（２）前記第１〜第４の電極対のうち少なくとも１つの電極対の極性を切り替える極性切替手段をさらに備え、
前記第１電解室及び前記第２電解室において微酸性または弱酸性次亜塩素酸水を生成する第１の運転モードでは、前記第１電極が陽極、前記第２電極が陰極、前記第３電極が陰極、前記第４電極が陽極、前記第５電極が陽極、前記第６電極が陰極、前記第７電極が陰極、前記第８電極が陽極となる、上記（１）に記載の電解水生成装置。
（３）前記第１電解室及び前記第２電解室においてアルカリ水を生成する第２の運転モードでは、前記第１電極が陰極、前記第２電極が陽極、前記第３電極が陰極、前記第４電極が陽極、前記第５電極が陰極、前記第６電極が陽極、前記第７電極が陰極、前記第８電極が陽極となる、上記（２）に記載の電解水生成装置。
（４）第１電解室と、第２電解室と、前記第１電解室と前記第２電解室の間に配置された隔膜と、
前記第１電解室に設けられた第１電極及び前記第２電解室に設けられた第２電極からなる第１の電極対と、
前記第１電解室に設けられた第３電極及び前記第２電解室に設けられた第４電極からなる第２の電極対と、
前記第１及び第２の電極対に電圧を印加する電源と、
前記第２電解室に供給される原水中に電解質を供給する電解質供給手段と、
前記第１電解室に電解促進剤を循環させる電解促進剤循環手段と、を備えることを特徴とする電解水生成装置。
（５）前記第１及び第２の電極対のうち少なくとも１つの電極対の極性を切り替える極性切替手段をさらに備え、
前記第２電解室において微酸性または弱酸性次亜塩素酸水を生成する第１の運転モードでは、前記第１電極が陰極、前記第２電極が陽極、前記第３電極が陽極、前記第４電極が陰極となる、上記（４）に記載の電解水生成装置。
（６）前記第２電解室においてアルカリ水を生成する第２の運転モードでは、前記第１電極が陽極、前記第２電極が陰極、前記第３電極が陽極、前記第４電極が陰極となる、上記（５）に記載の電解水生成装置。
前記第１電解室に設けられた第１電極及び前記第２電解室に設けられた第２電極からなる第１の電極対と、
前記第１電解室に設けられた第３電極及び前記第２電解室に設けられた第４電極からなる第２の電極対と、
前記第１及び第２の電極対に電圧を印加する電源と、
前記第２電解室に供給される原水中に電解質を供給する電解質供給手段と、
前記第１電解室に電解促進剤を循環させる電解促進剤循環手段と、を備えることを特徴とする電解水生成装置。
（５）前記第１及び第２の電極対のうち少なくとも１つの電極対の極性を切り替える極性切替手段をさらに備え、
前記第２電解室において微酸性または弱酸性次亜塩素酸水を生成する第１の運転モードでは、前記第１電極が陰極、前記第２電極が陽極、前記第３電極が陽極、前記第４電極が陰極となる、上記（４）に記載の電解水生成装置。
（６）前記第２電解室においてアルカリ水を生成する第２の運転モードでは、前記第１電極が陽極、前記第２電極が陰極、前記第３電極が陽極、前記第４電極が陰極となる、上記（５）に記載の電解水生成装置。
（７）前記電解促進剤は、アルカリ性水溶液である、上記（１）から（６）のうちいずれかに記載の電解水生成装置。
（８）前記アルカリ性水溶液は、炭酸カリウム水溶液、炭酸ナトリウム水溶液、又は、炭酸水素ナトリウム水溶液である、上記（７）に記載の電解水生成装置。
（９）前記電解質は、塩化ナトリウム又は塩化カリウムである、上記（１）から（８）のうちいずれかに記載の電解水生成装置。
（１０）前記隔膜は、非透水性イオン交換膜である、上記（１）から（９）のうちいずれかに記載の電解水生成装置。
本発明によれば、安定したｐＨ及び有効塩素濃度を有する微酸性水あるいは弱酸性水を生成することのできる電解水生成装置を提供することができる。
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係る電解水生成装置の概略構成図である。
図１に示すように、電解水生成装置１０は、第１電解室１２と、第２電解室１４と、第１電解室１２と第２電解室１４の間に配置された中央電解室１６を備えている。第１電解室１２と中央電解室１６の間には、第１の隔膜１８が配置されている。第２電解室１４と中央電解室１６の間には、第２の隔膜２０が配置されている。
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係る電解水生成装置の概略構成図である。
図１に示すように、電解水生成装置１０は、第１電解室１２と、第２電解室１４と、第１電解室１２と第２電解室１４の間に配置された中央電解室１６を備えている。第１電解室１２と中央電解室１６の間には、第１の隔膜１８が配置されている。第２電解室１４と中央電解室１６の間には、第２の隔膜２０が配置されている。
電解水生成装置１０は、第１電解室１２に設けられた第１電極２２及び中央電解室１６に設けられた第２電極２４からなる第１の電極対２６と、第１電解室１２に設けられた第３電極２８及び中央電解室１６に設けられた第４電極３０からなる第２の電極対３２と、第２電解室１４に設けられた第５電極３４及び中央電解室１６に設けられた第６電極３６からなる第３の電極対３８と、第２電解室１４に設けられた第７電極４０及び中央電解室１６に設けられた第８電極４２からなる第４の電極対４４を備えている。
電解水生成装置１０は、第１の電極対２６及び第３の電極対３８に電圧を印加する第１の電源ＰＷ１と、第２の電極対３２及び第４の電極対４４に電圧を印加する第２の電源ＰＷ２を備えている。
電解水生成装置１０は、第１の電極対２６の極性を切り替えることのできる第１の極性切替手段４６と、第３の電極対３８の極性を切り替えることのできる第２の極性切替手段４８を備えている。ここで、「極性を切り替える」とは、陰極と陽極を反転させることを意味する。
電解水生成装置１０は、第２の電極対３２に流れる電流を調整することのできる第１の電流調整手段５０と、第４の電極対４４に流れる電流を調整することのできる第２の電流調整手段５２を備えている。
第１の隔膜１８及び第２の隔膜２０は、非透水性のイオン交換膜によって構成されている。このイオン交換膜は、陽イオン交換膜でもよく、陰イオン交換膜でもよい。第１の隔膜１８及び第２の隔膜２０は、好ましくは非透水性の陽イオン交換膜である。
第１〜第８電極には、公知の電極材料を用いることが可能である。例えば、チタン又はチタン合金からなる基材に、白金、イリジウム、パラジウム及びタンタルからなる群より選ばれる１種又は２種以上の金属を含む膜を被覆した電極を用いることが可能である。電極の形状は特に制限するものではなく、例えば長方形の板状の電極を用いることが可能である。次亜塩素酸の生成効率を考慮した場合、例えばチタン又はチタン合金からなる基材に、白金とイリジウムの混合メッキを被覆した電極を用いることが好ましい。
第１の電源ＰＷ１及び第２の電源ＰＷ２には、公知の直流電源を用いることが可能であり、例えば、定電流又は定電圧スイッチング電源を用いることが可能である。
第１の極性切替手段４６及び第２の極性切替手段４８には、電極対に印加される電圧の極性を切り替えることのできる（陽極と陰極を反転させることのできる）公知の装置を用いることが可能である。このような装置として、例えば、極性切り替えリレースイッチを用いることが可能である。
第１の電流調整手段５０及び第２の電流調整手段５２には、各電極対に流れる電流の大きさを調整することのできる機器であれば、どのような機器を用いることも可能である。
図１に示すように、電解水生成装置１０は、電解水の生成によって消費される電解質を補充するための電解質補充タンク５４を備えている。この電解質補充タンク５４内で調製された電解質水溶液は、第１電解室１２及び第２電解室１４に供給される原水中に添加される。
電解質補充タンク５４には、水に溶解させて電解質水溶液を調製するための電解質５６が充填されている。電解質５６としては、例えば塩化物塩を用いることができる。例えば、厚生労働省で食品添加物として認められている、塩化カルシウム、塩化アンモニウム、塩化ナトリウム及び塩化カリウムからなる群より選ばれる少なくとも１種の塩化物塩を用いることができる。この中では、塩化物塩の分子量、入手の容易性、保管管理の容易性、溶解性等を考慮して、塩化ナトリウム及び／又は塩化カリウムを用いることが好ましい。
電解質補充タンク５４の上部には、電解質補充タンク５４の内部に水を補充するための水補充配管５８が接続されている。
また、電解質補充タンク５４には、電解質補充タンク５４内の液面が一定となるように水補充配管５８からの水量を制御するためのフロートバルブ６０が設置されている。
また、電解質補充タンク５４には、電解質補充タンク５４内の液面が一定となるように水補充配管５８からの水量を制御するためのフロートバルブ６０が設置されている。
電解水生成装置１０は、第１電解室１２及び第２電解室１４に原水を供給するための原水供給配管６２を備えている。原水供給配管６２は、電解質補充タンク５４に水を補充するための水補充配管５８に分岐している。また、原水供給配管６２は、第１電解室１２及び第２電解室１４の下部にそれぞれ接続している。
電解質補充タンク５４内で調製された電解質水溶液は、電解質供給ポンプ６４によって、原水供給配管６２を流れる原水中に送り込まれる。電解質補充タンク５４及び電解質供給ポンプ６４が、本発明の「電解質供給手段」に対応している。原水供給配管６２を流れる原水中に送り込まれる電解質水溶液の量は、電解質供給ポンプ６４によって調整することができる。
第１電解室１２及び第２電解室１４に供給される原水としては、例えば、水道水、軟水、純水等を用いることができる。
電解水生成装置１０は、電解促進剤を中央電解室１６に循環させるための循環タンク７０及び循環ポンプ７２を備えている。循環タンク７０及び循環ポンプ７２が、本発明の「電解促進剤循環手段」に対応している。
循環タンク７０の内部には、電解促進剤が貯留されている。電解促進剤とは、第１〜第４の電極対２６、３２、３８、４４における電気分解を促進することのできる電解質水溶液である。電解促進剤としては、アルカリ性の水溶液を用いることが好ましい。電解促進剤としては、例えば、炭酸カリウム（Ｋ２ＣＯ３）、炭酸ナトリウム（Ｎａ２ＣＯ３）、炭酸水素ナトリウム（ＮａＨＣＯ３）等の炭酸塩あるいは炭酸水素塩が溶解している水溶液を用いることが好ましい。
アルカリ性の電解促進剤を中央電解室１６に循環させることによって、第１〜第４の電極対２６、３２、３８、４４における導電性が向上して電気分解を促進することができる。また、第１電解室１２及び第２電解室１４でアルカリ水を生成した際に、中央電解室１６を循環する循環液が強酸性となって塩素ガスが発生することを抑制することができる。
中央電解室１６の下部には、循環タンク７０内に貯留されている電解促進剤を中央電解室１６に流入させるための流入配管７４が接続している。
中央電解室１６の上部には、中央電解室１６から循環タンク７０に電解促進剤を返流するための返流配管７６が接続している。
したがって、循環タンク７０内に貯留されている電解促進剤は、流入配管７４及び返流配管７６を介して、循環タンク７０及び中央電解室１６の間を循環する。
中央電解室１６の上部には、中央電解室１６から循環タンク７０に電解促進剤を返流するための返流配管７６が接続している。
したがって、循環タンク７０内に貯留されている電解促進剤は、流入配管７４及び返流配管７６を介して、循環タンク７０及び中央電解室１６の間を循環する。
循環タンク７０の上部には、中央電解室１６の内部で発生した塩素ガス及び／又は水素ガスを放出するためのガス抜き配管７８が設置されている。
第１電解室１２の上部には、第１の電解水排出配管８０が接続している。第２電解室１４の上部には、第２の電解水排出配管８２が接続している。第１電解室１２において生成した電解水は、第１の電解水排出配管８０によって外部に排出される。第２電解室１４において生成した電解水は、第２の電解水排出配管８２によって外部に排出される。第２の電解水排出配管８２の途中には流路切替バルブ８４が設置されており、この流路切替バルブ８４によって、第１電解室１２及び第２電解室１４において生成した電解水を合流させる流路（ａ）と、第１電解室１２及び第２電解室１４において生成した電解水を別々に排出する流路（ｂ）とを切り替えることができる。
第１及び第２の電源ＰＷ１、ＰＷ２、第１及び第２の極性切替手段４６、４８、及び、第１及び第２の電流調整手段５０、５２は、これらを制御するための制御手段（図示せず）に電気的に接続されていてもよい。制御手段としては、例えば、シーケンス制御回路を備えた制御盤やパーソナルコンピュータ等を使用することができる。
本実施形態の電解水生成装置１０は、第１の運転モード、及び、第２の運転モードによって運転することができる。それぞれの運転モードでは、電解水生成装置１０が以下のように制御される。
（１）第１の運転モード
第１の運転モードでは、第１電極２２が陽極、第２電極２４が陰極、第３電極２８が陰極、第４電極３０が陽極、第５電極３４が陽極、第６電極３６が陰極、第７電極４０が陰極、第８電極４２が陽極となる。第１の運転モードでは、第１電解室１２及び第２電解室１４の上部から微酸性または弱酸性次亜塩素酸水を取り出すことが可能である。
第１の運転モードでは、第１電極２２が陽極、第２電極２４が陰極、第３電極２８が陰極、第４電極３０が陽極、第５電極３４が陽極、第６電極３６が陰極、第７電極４０が陰極、第８電極４２が陽極となる。第１の運転モードでは、第１電解室１２及び第２電解室１４の上部から微酸性または弱酸性次亜塩素酸水を取り出すことが可能である。
（２）第２の運転モード
第２の運転モードでは、第１電極２２が陰極、第２電極２４が陽極、第３電極２８が陰極、第４電極３０が陽極、第５電極３４が陰極、第６電極３６が陽極、第７電極４０が陰極、第８電極４２が陽極となる。第２の運転モードでは、第１電解室１２及び第２電解室１４の上部からアルカリ水を取り出すことが可能である。なお、第２の運転モードでは、電解質供給ポンプ６４を停止し、電解質補充タンク５４から原水への電解質水溶液の供給を停止する。
第２の運転モードでは、第１電極２２が陰極、第２電極２４が陽極、第３電極２８が陰極、第４電極３０が陽極、第５電極３４が陰極、第６電極３６が陽極、第７電極４０が陰極、第８電極４２が陽極となる。第２の運転モードでは、第１電解室１２及び第２電解室１４の上部からアルカリ水を取り出すことが可能である。なお、第２の運転モードでは、電解質供給ポンプ６４を停止し、電解質補充タンク５４から原水への電解質水溶液の供給を停止する。
第１及び第２の運転モードにおける各電極の極性をまとめると、以下の表１の通りとなる。
電解水生成装置１０は、上記第１及び第２の運転モードの切り替えを行うための運転モード切替えスイッチを備えることが好ましい。運転モード切替えスイッチとしては、例えば押釦スイッチやタッチパネル等を用いることができる。ユーザは、運転モード切替えスイッチにより、第１及び第２の運転モードのうちいずれかの運転モードを選択することができる。制御手段は、ユーザが選択した運転モードに基づいて、第１及び第２の電源ＰＷ１、ＰＷ２、第１及び第２の極性切替手段４６、４８、及び、第１及び第２の電流調整手段５０、５２をそれぞれ制御する。
つぎに、上記のように構成された電解水生成装置１０の運転方法について詳しく説明する。なお、以下の説明では、電解質補充タンク５４に塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）が充填されており、第１電解室１２及び第２電解室１４内の水に塩化ナトリウムを補充する場合について説明する。
電解水生成装置１０によって電解水を生成するために、まず、原水供給配管６２から第１電解室１２及び第２電解室１４に原水を導入する。また、循環ポンプ７２を起動することによって、循環タンク７０及び中央電解室１６の間で電解促進剤を循環させる。そして、第１〜第４の電極対２６、３２、３８、４４に電圧を印加することによって、各電解室内の水の電気分解を開始する。これにより、第１電解室１２及び第２電解室１４の上部からは、酸性水（微酸性水又は弱酸性水）、又は、アルカリ水が取り出される。
第１電解室１２、第２電解室１４、及び中央電解室１６では、各電極の極性に応じて、例えば以下の反応が発生する。
（陰極での反応）
水素の生成 ２Ｈ２Ｏ ＋ ２ｅ− → Ｈ２ ＋ ２ＯＨ−
アルカリ水の生成 Ｎａ＋ ＋ ＯＨ− ⇔ ＮａＯＨ
（陽極での反応）
酸素の生成 ２Ｈ２Ｏ → Ｏ２ ＋ ４Ｈ＋ ＋ ４ｅ− （酸性水の生成）
塩素の生成 ２Ｃｌ− → Ｃｌ２ ＋ ２ｅ−
次亜塩素酸の生成 Ｃｌ２ ＋ Ｈ２Ｏ → ＨＣｌ ＋ ＨＣｌＯ
（陰極での反応）
水素の生成 ２Ｈ２Ｏ ＋ ２ｅ− → Ｈ２ ＋ ２ＯＨ−
アルカリ水の生成 Ｎａ＋ ＋ ＯＨ− ⇔ ＮａＯＨ
（陽極での反応）
酸素の生成 ２Ｈ２Ｏ → Ｏ２ ＋ ４Ｈ＋ ＋ ４ｅ− （酸性水の生成）
塩素の生成 ２Ｃｌ− → Ｃｌ２ ＋ ２ｅ−
次亜塩素酸の生成 Ｃｌ２ ＋ Ｈ２Ｏ → ＨＣｌ ＋ ＨＣｌＯ
第１の運転モードでは、第１電解室１２及び第２電解室１４において、第１電極２２及び第５電極３４が陽極であり、第３電極２８及び第７電極４０が陰極となっている。第２の電極対３２に流れる電流の大きさを第１の電流調整手段５０によって調整し、第４の電極対４４に流れる電流の大きさを第２の電流調整手段５２によって調整する。これにより、第１電解室１２及び第２電解室１４において微酸性水あるいは弱酸性水を生成することができる。具体的には、第１の電極対２６に流れる電流を、第２の電極対３２に流れる電流よりも大きくなるように調整し、第３の電極対３８に流れる電流を、第４の電極対４４に流れる電流よりも大きくなるように調整する。これにより、第１電解室１２及び第２電解室１４において、微酸性水あるいは弱酸性水を生成することができる。
第２の運転モードでは、第１電解室１２及び第２電解室１４において、第１電極２２、第３電極２８、第５電極３４、及び、第７電極４０が陰極となっている。したがって、第１電解室１２及び第２電解室１４において、アルカリ水を生成することができる。
このように、第１実施形態の電解水生成装置１０によれば、微酸性水あるいは弱酸性水を生成する第１の運転モードと、アルカリ水を生成する第２の運転モードを任意に選択することができる。用途に応じて生成する電解水の切り替えを容易に行うことができるために、極めて利便性の高い電解水生成装置を実現することができる。
本実施形態の電解水生成装置１０によれば、電気的な制御のみによって、任意のｐＨ値をもつ電解水を容易に製造することができる。このため、従来の電解水生成装置のように、酸性水とアルカリ水とを混合してｐＨを調整するための機構が不要であり、電解水生成装置を安価に製造することができる。
本実施形態の電解水生成装置１０によれば、中和剤（塩酸、次亜塩素酸ソーダなど）を使用せずに、厚生労働省が認めた食品添加物（殺菌料）である、ｐＨが２．７より大きく５．０以下の弱酸性水、及び、ｐＨが５．０より大きく６．５以下の微酸性水を任意に選択して生成することができる。また、ｐＨが９．０以上のアルカリ水を生成することもできる。したがって、例えば食品の消毒・殺菌に使用することのできる安全な電解水を生成することが可能である。
本実施形態の電解水生成装置１０によれば、第１の隔膜１８及び第２の隔膜２０は非透水性イオン交換膜であるため、第１電解室１２と中央電解室１６の間、及び、第２電解室１４と中央電解室１６の間での水の移動を制限することができる。このため、循環タンク７０内に貯留されている電解促進剤のｐＨの変化に左右されることなく、第１電解室１２及び第２電解室１４において安定したｐＨ及び有効塩素濃度を有する微酸性水あるいは弱酸性水を生成することが可能である。
本実施形態の電解水生成装置１０によれば、第１の隔膜１８及び第２の隔膜２０は非透水性イオン交換膜であるため、第１電解室１２と中央電解室１６の間、及び、第２電解室１４と中央電解室１６の間での水の移動を制限することができる。このため、循環タンク７０内の圧力及び中央電解室１６内の圧力の変化に左右されることなく、第１電解室１２及び第２電解室１４において任意のｐＨ及び有効塩素濃度を有する微酸性水あるいは弱酸性水を安定的に生成することが可能である。
本実施形態の電解水生成装置１０によれば、第１の隔膜１８及び第２の隔膜２０は非透水性イオン交換膜であるため、第１電解室１２と中央電解室１６の間、及び、第２電解室１４と中央電解室１６の間での水の移動を制限することができる。このため、循環タンク７０及び中央電解室１６に水を補給することが不要であり（電解質のみを補充すればよい）、循環タンク７０からオーバーフロー水が排出されることを抑制することができるため、排水量が少なく環境に優しい電解水生成装置を実現することが可能である。
［第２実施形態］
図２は、本発明の第２実施形態に係る電解水生成装置１１０の概略構成図である。
図２に示すように、第２実施形態に係る電解水生成装置１１０は、第１電解室１１２と、第２電解室１１４と、第１電解室１１２と第２電解室１１４の間に配置された隔膜１１６を備えている。
図２は、本発明の第２実施形態に係る電解水生成装置１１０の概略構成図である。
図２に示すように、第２実施形態に係る電解水生成装置１１０は、第１電解室１１２と、第２電解室１１４と、第１電解室１１２と第２電解室１１４の間に配置された隔膜１１６を備えている。
電解水生成装置１１０は、第１電解室１１２に設けられた第１電極１２２及び第２電解室１１４に設けられた第２電極１２４からなる第１の電極対１２６と、第１電解室１１２に設けられた第３電極１２８及び第２電解室１１４に設けられた第４電極１３０からなる第２の電極対１３２を備えている。
電解水生成装置１１０は、第１の電極対１２６に電圧を印加する第１の電源ＰＷ１１と、第２の電極対１３２に電圧を印加する第２の電源ＰＷ１２を備えている。
電解水生成装置１１０は、第１の電極対１２６の極性を切り替えることのできる極性切替手段１３４を備えている。ここで、「極性を切り替える」とは、陰極と陽極を反転させることを意味する。
電解水生成装置１１０は、第２の電極対１３２に流れる電流を調整することのできる電流調整手段１３６を備えている。
隔膜１１６は、非透水性のイオン交換膜によって構成されている。このイオン交換膜は、陽イオン交換膜でもよく、陰イオン交換膜でもよい。隔膜１１６は、好ましくは非透水性の陽イオン交換膜である。
第１電極〜第４電極には、公知の電極材料を用いることが可能である。例えば、チタン又はチタン合金からなる基材に、白金、イリジウム、パラジウム及びタンタルからなる群より選ばれる１種又は２種以上の金属を含む膜を被覆した電極を用いることが可能である。電極の形状は特に制限するものではなく、例えば長方形の板状の電極を用いることが可能である。次亜塩素酸の生成効率を考慮した場合、例えばチタン又はチタン合金からなる基材に、白金とイリジウムの混合メッキを被覆した電極を用いることが好ましい。
第１の電源ＰＷ１１及び第２の電源ＰＷ１２には、公知の直流電源を用いることが可能であり、例えば、定電流又は定電圧スイッチング電源を用いることが可能である。
極性切替手段１３４には、電極対に印加される電圧の極性を切り替えることのできる（陽極と陰極を反転させることのできる）公知の装置を用いることが可能である。このような装置として、例えば、極性切り替えリレースイッチを用いることが可能である。
電流調整手段１３６には、各電極対に流れる電流の大きさを調整することのできる機器であれば、どのような機器を用いることも可能である。
図２に示すように、電解水生成装置１１０は、電解水の生成によって消費される電解質を補充するための電解質補充タンク１３８を備えている。この電解質補充タンク１３８内で調製された電解質水溶液は、第２電解室１１４に供給される原水中に添加される。
電解質補充タンク１３８には、水に溶解させて電解質水溶液を調製するための電解質１４０が充填されている。電解質１４０としては、例えば塩化物塩を用いることができる。例えば、厚生労働省で食品添加物として認められている、塩化カルシウム、塩化アンモニウム、塩化ナトリウム及び塩化カリウムからなる群より選ばれる少なくとも１種の塩化物塩を用いることができる。この中では、塩化物塩の分子量、入手の容易性、保管管理の容易性、溶解性等を考慮して、塩化ナトリウム及び／又は塩化カリウムを用いることが好ましい。
電解質補充タンク１３８の上部には、電解質補充タンク１３８の内部に水を補充するための水補充配管１４２が接続されている。
また、電解質補充タンク１３８には、電解質補充タンク１３８内の液面が一定となるように水補充配管１４２からの水量を制御するためのフロートバルブ１４４が設置されている。
また、電解質補充タンク１３８には、電解質補充タンク１３８内の液面が一定となるように水補充配管１４２からの水量を制御するためのフロートバルブ１４４が設置されている。
電解水生成装置１１０は、第２電解室１１４に原水を供給するための原水供給配管１４６を備えている。原水供給配管１４６は、電解質補充タンク１３８に水を補充するための水補充配管１４２に分岐している。また、原水供給配管１４６は、第２電解室１１４の下部に接続している。
電解質補充タンク１３８内で調製された電解質水溶液は、電解質供給ポンプ１４８によって、原水供給配管１４６を流れる原水中に送り込まれる。電解質補充タンク１３８及び電解質供給ポンプ１４８が、本発明の「電解質供給手段」に対応している。原水供給配管１４６を流れる原水中に送り込まれる電解質水溶液の量は、電解質供給ポンプ１４８によって調整することができる。
第２電解室１１４に供給される原水としては、例えば、水道水、軟水、純水等を用いることができる。
電解水生成装置１１０は、電解促進剤を第１電解室１１２に循環させるための循環タンク１５０及び循環ポンプ１５２を備えている。循環タンク１５０及び循環ポンプ１５２が、本発明の「電解促進剤循環手段」に対応している。
循環タンク１５０の内部には、電解促進剤が貯留されている。電解促進剤とは、第１及び第２の電極対１２６、１３２における電気分解を促進することのできる電解質水溶液である。電解促進剤としては、アルカリ性の水溶液を用いることが好ましい。電解促進剤としては、例えば、炭酸カリウム（Ｋ２ＣＯ３）、炭酸ナトリウム（Ｎａ２ＣＯ３）、炭酸水素ナトリウム（ＮａＨＣＯ３）等の炭酸塩あるいは炭酸水素塩が溶解している水溶液を用いることが好ましい。
アルカリ性の電解促進剤を第１電解室１１２に循環させることによって、第１及び第２の電極対１２６、１３２における導電性が向上して電気分解を促進することができる。また、第２電解室１１４でアルカリ水を生成した際に、第１電解室１１２を循環する循環液が強酸性となって塩素ガスが発生することを抑制することができる。
第１電解室１１２の下部には、循環タンク１５０内に貯留されている電解促進剤を第１電解室１１２に流入させるための流入配管１５４が接続している。
第１電解室１１２の上部には、第１電解室１１２から循環タンク１５０に電解促進剤を返流するための返流配管１５６が接続している。
したがって、循環タンク１５０内に貯留されている電解促進剤は、流入配管１５４及び返流配管１５６を介して、循環タンク１５０及び第１電解室１１２の間を循環する。
第１電解室１１２の上部には、第１電解室１１２から循環タンク１５０に電解促進剤を返流するための返流配管１５６が接続している。
したがって、循環タンク１５０内に貯留されている電解促進剤は、流入配管１５４及び返流配管１５６を介して、循環タンク１５０及び第１電解室１１２の間を循環する。
循環タンク１５０の上部には、第１電解室１１２の内部で発生した塩素ガス及び／又は水素ガスを放出するためのガス抜き配管１５８が設置されている。
第２電解室１１４の上部には、電解水排出配管１６０が接続している。第２電解室１１４において生成した電解水は、電解水排出配管１６０によって外部に排出される。
第１及び第２の電源ＰＷ１１、ＰＷ１２、極性切替手段１３４、及び、電流調整手段１３６は、これらを制御するための制御手段（図示せず）に電気的に接続されていてもよい。制御手段としては、例えば、シーケンス制御回路を備えた制御盤やパーソナルコンピュータ等を使用することができる。
本実施形態の電解水生成装置１１０は、第１の運転モード、及び、第２の運転モードによって運転することができる。それぞれの運転モードでは、電解水生成装置１１０が以下のように制御される。
（１）第１の運転モード
第１の運転モードでは、第１電極１２２が陰極、第２電極１２４が陽極、第３電極１２８が陽極、第４電極１３０が陰極となる。第１の運転モードでは、第２電解室１１４の上部から微酸性または弱酸性次亜塩素酸水を取り出すことが可能である。
第１の運転モードでは、第１電極１２２が陰極、第２電極１２４が陽極、第３電極１２８が陽極、第４電極１３０が陰極となる。第１の運転モードでは、第２電解室１１４の上部から微酸性または弱酸性次亜塩素酸水を取り出すことが可能である。
（２）第２の運転モード
第２の運転モードでは、第１電極１２２が陽極、第２電極１２４が陰極、第３電極１２８が陽極、第４電極１３０が陰極となる。第２の運転モードでは、第２電解室１１４の上部からアルカリ水を取り出すことが可能である。なお、第２の運転モードでは、電解質供給ポンプ１４８を停止し、電解質補充タンク１３８から原水への電解質水溶液の供給を停止する。
第２の運転モードでは、第１電極１２２が陽極、第２電極１２４が陰極、第３電極１２８が陽極、第４電極１３０が陰極となる。第２の運転モードでは、第２電解室１１４の上部からアルカリ水を取り出すことが可能である。なお、第２の運転モードでは、電解質供給ポンプ１４８を停止し、電解質補充タンク１３８から原水への電解質水溶液の供給を停止する。
第１及び第２の運転モードにおける各電極の極性をまとめると、以下の表２の通りとなる。
電解水生成装置１１０は、上記第１及び第２の運転モードの切り替えを行うための運転モード切替えスイッチを備えることが好ましい。運転モード切替えスイッチとしては、例えば押釦スイッチやタッチパネル等を用いることができる。ユーザは、運転モード切替えスイッチにより、第１及び第２の運転モードのうちいずれかの運転モードを選択することができる。制御手段は、ユーザが選択した運転モードに基づいて、第１及び第２の電源ＰＷ１１、ＰＷ１２、極性切替手段１３４、及び、電流調整手段１３６をそれぞれ制御する。
つぎに、上記のように構成された電解水生成装置１１０の運転方法について詳しく説明する。なお、以下の説明では、電解質補充タンク１３８に塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）が充填されており、第２電解室１１４内の水に塩化ナトリウムを補充する場合について説明する。
電解水生成装置１１０によって電解水を生成するために、まず、原水供給配管１４６から第２電解室１１４に原水を導入する。また、循環ポンプ１５２を起動することによって、循環タンク１５０及び第１電解室１１２の間で電解促進剤を循環させる。そして、第１及び第２の電極対１２６、１３２に電圧を印加することによって、各電解室内の水の電気分解を開始する。これにより、第２電解室１１４の上部からは、酸性水（微酸性水又は弱酸性水）、又は、アルカリ水が取り出される。
第１電解室１１２及び第２電解室１１４では、各電極の極性に応じて、例えば以下の反応が発生する。
（陰極での反応）
水素の生成 ２Ｈ２Ｏ ＋ ２ｅ− → Ｈ２ ＋ ２ＯＨ−
アルカリ水の生成 Ｎａ＋ ＋ ＯＨ− ⇔ ＮａＯＨ
（陽極での反応）
酸素の生成 ２Ｈ２Ｏ → Ｏ２ ＋ ４Ｈ＋ ＋ ４ｅ− （酸性水の生成）
塩素の生成 ２Ｃｌ− → Ｃｌ２ ＋ ２ｅ−
次亜塩素酸の生成 Ｃｌ２ ＋ Ｈ２Ｏ → ＨＣｌ ＋ ＨＣｌＯ
（陰極での反応）
水素の生成 ２Ｈ２Ｏ ＋ ２ｅ− → Ｈ２ ＋ ２ＯＨ−
アルカリ水の生成 Ｎａ＋ ＋ ＯＨ− ⇔ ＮａＯＨ
（陽極での反応）
酸素の生成 ２Ｈ２Ｏ → Ｏ２ ＋ ４Ｈ＋ ＋ ４ｅ− （酸性水の生成）
塩素の生成 ２Ｃｌ− → Ｃｌ２ ＋ ２ｅ−
次亜塩素酸の生成 Ｃｌ２ ＋ Ｈ２Ｏ → ＨＣｌ ＋ ＨＣｌＯ
第１の運転モードでは、第２電解室１１４において、第２電極１２４が陽極であり、第４電極１３０が陰極となっている。第２の電極対１３２に流れる電流の大きさを電流調整手段１３６によって調整する。これにより、第２電解室１１４において微酸性水あるいは弱酸性水を生成することができる。具体的には、第１の電極対１２６に流れる電流を、第２の電極対１３２に流れる電流よりも大きくなるように調整する。これにより、第２電解室１１４において、微酸性水あるいは弱酸性水を生成することができる。
第２の運転モードでは、第２電解室１１４において、第２電極１２４及び第４電極１３０が陰極となっている。したがって、第２電解室１１４において、アルカリ水を生成することができる。
このように、第２実施形態の電解水生成装置１１０によれば、微酸性水あるいは弱酸性水を生成する第１の運転モードと、アルカリ水を生成する第２の運転モードを任意に選択することができる。用途に応じて生成する電解水の切り替えを容易に行うことができるために、極めて利便性の高い電解水生成装置を実現することができる。
本実施形態の電解水生成装置１１０によれば、電気的な制御のみによって、任意のｐＨ値をもつ電解水を容易に製造することができる。このため、従来の電解水生成装置のように、酸性水とアルカリ水とを混合してｐＨを調整するための機構が不要であり、電解水生成装置を安価に製造することができる。
本実施形態の電解水生成装置１１０によれば、中和剤（塩酸、次亜塩素酸ソーダなど）を使用せずに、厚生労働省が認めた食品添加物（殺菌料）である、ｐＨが２．７より大きく５．０以下の弱酸性水、及び、ｐＨが５．０より大きく６．５以下の微酸性水を任意に選択して生成することができる。また、ｐＨが９．０以上のアルカリ水を生成することもできる。したがって、例えば食品の消毒・殺菌に使用することのできる安全な電解水を生成することが可能である。
本実施形態の電解水生成装置１１０によれば、隔膜１１６は非透水性イオン交換膜であるため、第１電解室１１２と第２電解室１１４の間での水の移動を制限することができる。このため、循環タンク１５０内に貯留されている電解促進剤のｐＨの変化に左右されることなく、第２電解室１１４において安定したｐＨ及び有効塩素濃度を有する微酸性水あるいは弱酸性水を生成することが可能である。
本実施形態の電解水生成装置１１０によれば、隔膜１１６は非透水性イオン交換膜であるため、第１電解室１１２と第２電解室１１４の間での水の移動を制限することができる。このため、循環タンク１５０内の圧力及び第１電解室１１２内の圧力の変化に左右されることなく、第２電解室１１４において任意のｐＨ及び有効塩素濃度を有する微酸性水あるいは弱酸性水を安定的に生成することが可能である。
本実施形態の電解水生成装置１１０によれば、隔膜１１６は非透水性イオン交換膜であるため、第１電解室１１２と第２電解室１１４の間での水の移動を制限することができる。このため、循環タンク１５０及び第１電解室１１２に水を補給することが不要であり（電解質のみを補充すればよい）、循環タンク１５０からオーバーフロー水が排出されることを抑制することができるため、排水量が少なく環境に優しい電解水生成装置を実現することが可能である。
以下、本発明の実施例について説明する。
［実施例１］
実施例１では、上述した電解水生成装置１０を用いて電解水を生成する試験を行った。
試験条件は、以下の通りである。
運転モード：第１の運転モード（微酸性水又は弱酸性水生成モード）
隔膜の種類：非透水性イオン交換膜
循環液の種類：電解促進剤（１０％炭酸カリウム水溶液）
補充電解質の種類：塩化ナトリウム
電解質水溶液の補充量：５０ｍｌ／ｍｉｎ
電解水の生成量：５００ｍｌ／ｍｉｎ
第１の電極対及び第３の電極対に印加する電圧値：４．１Ｖ
第１の電極対及び第３の電極対における電流値：１２Ａ
第２の電極対及び第４の電極対に印加する電圧値：４．０Ｖ
第２の電極対及び第４の電極対における電流値：４．０Ａ
［実施例１］
実施例１では、上述した電解水生成装置１０を用いて電解水を生成する試験を行った。
試験条件は、以下の通りである。
運転モード：第１の運転モード（微酸性水又は弱酸性水生成モード）
隔膜の種類：非透水性イオン交換膜
循環液の種類：電解促進剤（１０％炭酸カリウム水溶液）
補充電解質の種類：塩化ナトリウム
電解質水溶液の補充量：５０ｍｌ／ｍｉｎ
電解水の生成量：５００ｍｌ／ｍｉｎ
第１の電極対及び第３の電極対に印加する電圧値：４．１Ｖ
第１の電極対及び第３の電極対における電流値：１２Ａ
第２の電極対及び第４の電極対に印加する電圧値：４．０Ｖ
第２の電極対及び第４の電極対における電流値：４．０Ａ
実施例１の試験結果は、以下の表３の通りである。
［実施例２］
実施例２では、上述した電解水生成装置１０を用いて電解水を生成する試験を行った。
試験条件は、以下の通りである。
運転モード：第２の運転モード（アルカリ水生成モード）
隔膜の種類：非透水性イオン交換膜
循環液の種類：電解促進剤（１０％炭酸カリウム水溶液）
補充電解質の種類：塩化ナトリウム
電解質水溶液の補充量：０ｍｌ／ｍｉｎ
電解水の生成量：５００ｍｌ／ｍｉｎ
第１の電極対及び第３の電極対に印加する電圧値：３．４Ｖ
第１の電極対及び第３の電極対における電流値：１２Ａ
第２の電極対及び第４の電極対に印加する電圧値：４．０Ｖ
第２の電極対及び第４の電極対における電流値：５．３Ａ
実施例２では、上述した電解水生成装置１０を用いて電解水を生成する試験を行った。
試験条件は、以下の通りである。
運転モード：第２の運転モード（アルカリ水生成モード）
隔膜の種類：非透水性イオン交換膜
循環液の種類：電解促進剤（１０％炭酸カリウム水溶液）
補充電解質の種類：塩化ナトリウム
電解質水溶液の補充量：０ｍｌ／ｍｉｎ
電解水の生成量：５００ｍｌ／ｍｉｎ
第１の電極対及び第３の電極対に印加する電圧値：３．４Ｖ
第１の電極対及び第３の電極対における電流値：１２Ａ
第２の電極対及び第４の電極対に印加する電圧値：４．０Ｖ
第２の電極対及び第４の電極対における電流値：５．３Ａ
実施例２の試験結果は、以下の表４の通りである。
［比較例１］
比較例１では、上述した電解水生成装置１０を用いて電解水を生成する試験を行った。
試験条件は、以下の通りである。
運転モード：第１の運転モード（微酸性水又は弱酸性水生成モード）
隔膜の種類：中性膜（透水性膜）
循環液の種類：飽和塩化ナトリウム水溶液
補充電解質の種類：なし
電解質水溶液の補充量：０ｍｌ／ｍｉｎ
電解水の生成量：５００ｍｌ／ｍｉｎ
第１の電極対及び第３の電極対に印加する電圧値：４．５Ｖ
第１の電極対及び第３の電極対における電流値：１２Ａ
第２の電極対及び第４の電極対に印加する電圧値：４．３Ｖ
第２の電極対及び第４の電極対における電流値：４．０Ａ
比較例１では、上述した電解水生成装置１０を用いて電解水を生成する試験を行った。
試験条件は、以下の通りである。
運転モード：第１の運転モード（微酸性水又は弱酸性水生成モード）
隔膜の種類：中性膜（透水性膜）
循環液の種類：飽和塩化ナトリウム水溶液
補充電解質の種類：なし
電解質水溶液の補充量：０ｍｌ／ｍｉｎ
電解水の生成量：５００ｍｌ／ｍｉｎ
第１の電極対及び第３の電極対に印加する電圧値：４．５Ｖ
第１の電極対及び第３の電極対における電流値：１２Ａ
第２の電極対及び第４の電極対に印加する電圧値：４．３Ｖ
第２の電極対及び第４の電極対における電流値：４．０Ａ
比較例１の試験結果は、以下の表５の通りである。
［比較例２］
比較例２では、上述した電解水生成装置１０を用いて電解水を生成する試験を行った。
試験条件は、以下の通りである。
運転モード：第２の運転モード（アルカリ水生成モード）
隔膜の種類：中性膜（透水性膜）
循環液の種類：飽和塩化ナトリウム水溶液
補充電解質の種類：なし
電解質水溶液の補充量：０ｍｌ／ｍｉｎ
電解水の生成量：５００ｍｌ／ｍｉｎ
第１の電極対及び第３の電極対に印加する電圧値：３．１Ｖ
第１の電極対及び第３の電極対における電流値：１２Ａ
第２の電極対及び第４の電極対に印加する電圧値：３．６Ｖ
第２の電極対及び第４の電極対における電流値：５．３Ａ
比較例２では、上述した電解水生成装置１０を用いて電解水を生成する試験を行った。
試験条件は、以下の通りである。
運転モード：第２の運転モード（アルカリ水生成モード）
隔膜の種類：中性膜（透水性膜）
循環液の種類：飽和塩化ナトリウム水溶液
補充電解質の種類：なし
電解質水溶液の補充量：０ｍｌ／ｍｉｎ
電解水の生成量：５００ｍｌ／ｍｉｎ
第１の電極対及び第３の電極対に印加する電圧値：３．１Ｖ
第１の電極対及び第３の電極対における電流値：１２Ａ
第２の電極対及び第４の電極対に印加する電圧値：３．６Ｖ
第２の電極対及び第４の電極対における電流値：５．３Ａ
比較例２の試験結果は、以下の表６の通りである。
実施例１及び実施例２の結果より、本発明の電解水生成装置によれば、生成した電解水のｐＨ及び濃度が安定していることが分かる。また、循環水の圧力及び循環タンク内のｐＨが安定していることが分かる。
比較例１の試験結果では、生成した電解水のｐＨ及び濃度が安定していなかった。また、循環水の圧力も安定していなかった。
比較例２の試験結果では、循環タンク内のｐＨが低下したため、塩素ガスが発生し、９０分以後の試験を継続することができなかった。
１０、１１０ 電解水生成装置
１２ 第１電解室
１４ 第２電解室
１６ 中央電解室
１８ 第１の隔膜
２０ 第２の隔膜
２２ 第１電極
２４ 第２電極
２６ 第１の電極対
２８ 第３電極
３０ 第４電極
３２ 第２の電極対
３４ 第５電極
３６ 第６電極
３８ 第３の電極対
４０ 第７電極
４２ 第８電極
４４ 第４の電極対
４６ 第１の極性切替手段
４８ 第２の極性切替手段
５０ 第１の電流調整手段
５２ 第２の電流調整手段
５４ 電解質補充タンク
６２ 原水供給配管
６４ 電解質供給ポンプ
７０ 循環タンク
７２ 循環ポンプ
８０ 第１の電解水排出配管
８２ 第２の電解水排出配管
１１２ 第１の電解室
１１４ 第２の電解室
１１６ 隔膜
１２２ 第１電極
１２４ 第２電極
１２６ 第１の電極対
１２８ 第３電極
１３０ 第４電極
１３２ 第２の電極対
１３４ 極性切替手段
１３６ 電流調整手段
１３８ 電解質補充タンク
１４６ 原水供給配管
１４８ 電解質供給ポンプ
１５０ 循環タンク
１５２ 循環ポンプ
１６０ 電解水排出配管
ＰＷ１、ＰＷ１１ 第１の電源
ＰＷ１、ＰＷ１２ 第２の電源
１２ 第１電解室
１４ 第２電解室
１６ 中央電解室
１８ 第１の隔膜
２０ 第２の隔膜
２２ 第１電極
２４ 第２電極
２６ 第１の電極対
２８ 第３電極
３０ 第４電極
３２ 第２の電極対
３４ 第５電極
３６ 第６電極
３８ 第３の電極対
４０ 第７電極
４２ 第８電極
４４ 第４の電極対
４６ 第１の極性切替手段
４８ 第２の極性切替手段
５０ 第１の電流調整手段
５２ 第２の電流調整手段
５４ 電解質補充タンク
６２ 原水供給配管
６４ 電解質供給ポンプ
７０ 循環タンク
７２ 循環ポンプ
８０ 第１の電解水排出配管
８２ 第２の電解水排出配管
１１２ 第１の電解室
１１４ 第２の電解室
１１６ 隔膜
１２２ 第１電極
１２４ 第２電極
１２６ 第１の電極対
１２８ 第３電極
１３０ 第４電極
１３２ 第２の電極対
１３４ 極性切替手段
１３６ 電流調整手段
１３８ 電解質補充タンク
１４６ 原水供給配管
１４８ 電解質供給ポンプ
１５０ 循環タンク
１５２ 循環ポンプ
１６０ 電解水排出配管
ＰＷ１、ＰＷ１１ 第１の電源
ＰＷ１、ＰＷ１２ 第２の電源
Claims (6)
- 第１電解室と、
第２電解室と、
前記第１電解室と前記第２電解室の間に配置された中央電解室と、
前記第１電解室と前記中央電解室の間、及び、前記第２電解室と前記中央電解室の間に配置された隔膜と、
前記第１電解室に設けられた第１電極及び前記中央電解室に設けられた第２電極からなる第１の電極対と、
前記第１電解室に設けられた第３電極及び前記中央電解室に設けられた第４電極からなる第２の電極対と、
前記第２電解室に設けられた第５電極及び前記中央電解室に設けられた第６電極からなる第３の電極対と、
前記第２電解室に設けられた第７電極及び前記中央電解室に設けられた第８電極からなる第４の電極対と、
前記第１〜第４の電極対に電圧を印加する電源と、
前記第１電解室及び前記第２電解室に供給される原水中に電解質を供給する電解質供給手段と、
前記中央電解室に電解促進剤を循環させる電解促進剤循環手段と、を備え、
前記電解質は、塩化ナトリウム又は塩化カリウムであり、
前記電解促進剤は、炭酸カリウム水溶液、炭酸ナトリウム水溶液、又は、炭酸水素ナトリウム水溶液であり、
前記隔膜は、非透水性イオン交換膜であることを特徴とする電解水生成装置。 - 前記第１〜第４の電極対のうち少なくとも１つの電極対の極性を切り替える極性切替手段をさらに備え、
前記第１電解室及び前記第２電解室においてｐＨが２．７より大きく５．０以下の弱酸性次亜塩素酸水またはｐＨが５．０より大きく６．５以下の微酸性次亜塩素酸水を生成する第１の運転モードでは、前記第１電極が陽極、前記第２電極が陰極、前記第３電極が陰極、前記第４電極が陽極、前記第５電極が陽極、前記第６電極が陰極、前記第７電極が陰極、前記第８電極が陽極となる、請求項１に記載の電解水生成装置。 - 前記第１電解室及び前記第２電解室においてアルカリ水を生成する第２の運転モードでは、前記第１電極が陰極、前記第２電極が陽極、前記第３電極が陰極、前記第４電極が陽極、前記第５電極が陰極、前記第６電極が陽極、前記第７電極が陰極、前記第８電極が陽極となる、請求項２に記載の電解水生成装置。
- 第１電解室と、
第２電解室と、
前記第１電解室と前記第２電解室の間に配置された隔膜と、
前記第１電解室に設けられた第１電極及び前記第２電解室に設けられた第２電極からなる第１の電極対と、
前記第１電解室に設けられた第３電極及び前記第２電解室に設けられた第４電極からなる第２の電極対と、
前記第１及び第２の電極対に電圧を印加する電源と、
前記第２電解室に供給される原水中に電解質を供給する電解質供給手段と、
前記第１電解室に電解促進剤を循環させる電解促進剤循環手段と、を備え、
前記電解質は、塩化ナトリウム又は塩化カリウムであり、
前記電解促進剤は、炭酸カリウム水溶液、炭酸ナトリウム水溶液、又は、炭酸水素ナトリウム水溶液であり、
前記隔膜は、非透水性イオン交換膜であることを特徴とする電解水生成装置。 - 前記第１及び第２の電極対のうち少なくとも１つの電極対の極性を切り替える極性切替手段をさらに備え、
前記第２電解室においてｐＨが２．７より大きく５．０以下の弱酸性次亜塩素酸水またはｐＨが５．０より大きく６．５以下の微酸性次亜塩素酸水を生成する第１の運転モードでは、前記第１電極が陰極、前記第２電極が陽極、前記第３電極が陽極、前記第４電極が陰極となる、請求項４に記載の電解水生成装置。 - 前記第２電解室においてアルカリ水を生成する第２の運転モードでは、前記第１電極が陽極、前記第２電極が陰極、前記第３電極が陽極、前記第４電極が陰極となる、請求項５に記載の電解水生成装置。
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