特許 6853980 電解水生成装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6853980

(24)【登録日】2021年3月17日

(45)【発行日】2021年4月7日

(54)【発明の名称】電解水生成装置

(51)【国際特許分類】

   C02F 1/461 20060101AFI20210329BHJP

【ＦＩ】

   C02F1/461 Z

【請求項の数】9

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2017-84742(P2017-84742)

(22)【出願日】2017年4月21日

(65)【公開番号】特開2018-176143(P2018-176143A)

(43)【公開日】2018年11月15日

【審査請求日】2020年3月13日

(73)【特許権者】

【識別番号】592250414

【氏名又は名称】株式会社テックコーポレーション

(74)【代理人】

【識別番号】100154634

【弁理士】

【氏名又は名称】吉田 みさ子

(72)【発明者】

【氏名】中本 義範

【審査官】 富永 正史

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１５−２１１９２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０４９３１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−３４６６５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１４５１０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−２３５５９０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０２Ｆ １／４６−１／４８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

陽極を有するアノード室と陰極を有するカソード室と、該アノード室及び該カソード室を隔てる隔膜とを有する第１の電気分解部と、
前記アノード室及び前記カソード室のいずれか一方に対して原水を供給する第１の原水供給部と、
前記アノード室及び前記カソード室のうち、いずれか一方に対して電解質が溶解した電解質水溶液を供給すると共に、前記電解質水溶液を回収して循環させる電解質循環部と、
陽極及び陰極を備えた無隔膜電解室を有する第２の電気分解部と、
前記無隔膜電解室に対して原水を供給する第２の原水供給部と、
前記無隔膜電解室に対して前記電解質循環部から前記電解質水溶液を供給する電解質供給経路と
を有することを特徴とする電解水生成装置。

【請求項2】

前記電解質循環部に対して前記電解質水溶液を供給する電解質供給部
を有することを特徴とする請求項１に記載の電解水生成装置。

【請求項3】

前記無隔膜電解室に対して電解補助液を供給する電解補助液供給部
を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電解水生成装置。

【請求項4】

前記電解質水溶液は、
塩化ナトリウム水溶液である
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電解水生成装置。

【請求項5】

前記電解補助液は、
塩酸を含有する
ことを特徴とする請求項３〜４のいずれかに記載の電解水生成装置。

【請求項6】

前記電解質循環部は、
前記第２の電気分解部が消費する電解質の全量を前記無隔膜電解室に供給する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電解水生成装置。

【請求項7】

前記電解質水溶液は、
塩酸及び塩化ナトリウム水溶液である
ことを特徴とする請求項６に記載の電解水生成装置。

【請求項8】

ユーザの操作に応じて、前記第１の電気分解部又は前記第２の電気分解部のいずれか一方、若しくは両方を稼動させるよう、前記第１の電気分解部及び前記第２の電気分解部を制御する制御部と
を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の電解水生成装置。

【請求項9】

前記電解質循環部から供給される前記電解質水溶液を貯留して電解補助液の一部とし、前記無隔膜電解室に対して電解補助液を供給する電解補助液供給部
を有することを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の電解水生成装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えば酸性電解水又はアルカリ性電解水のみを生成する電解水生成装置や、微細気泡を含む電解水である気泡電解水を製造する気泡電解水生成装置に対して好適に適用することができる。

【背景技術】

【0002】

従来、電解水生成装置としては、酸性又はアルカリ性電解水のうち、一方の電解水を生成し、他方を循環させる構成のものが知られている（例えば特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００７−２８９８０５号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

かかる構成の電解水生成装置では、カソード室又はアノード室のいずれか一方に電解質水溶液を供給すると共に、循環させるのが一般的である。この循環された電解質水溶液は、ある程度循環された後に廃棄される。しかしながら、環境的及びコスト的観点から、かかる廃棄物はできるだけ生じさせないことが望ましい。

【0005】

本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、その目的は、２槽型の電気分解部における電解質水溶液を再利用できる電解水生成装置を提供するものである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

かかる課題を解決するため、本発明の電解水生成装置は、
陽極を有するアノード室と陰極を有するカソード室と、該アノード室及び該カソード室を隔てる隔膜とを有する第１の電気分解部と、
前記アノード室及び前記カソード室いずれか一方に対して原水を供給する第１の原水供給部と、
前記アノード室及び前記カソード室のうち、いずれか一方に対して電解質が溶解した電解質水溶液を供給すると共に、前記電解質水溶液を回収して循環させる電解質循環部と、
陽極及び陰極を備えた無隔膜電解室を有する第２の電気分解部と、
前記無隔膜電解室に対して原水を供給する第２の原水供給部と、
前記無隔膜電解室に対して前記電解質循環部から前記電解質水溶液を供給する電解質供給経路と
を有することを特徴とする。

【発明の効果】

【0007】

本発明は、２槽型の電気分解部における電解質水溶液を再利用できる電解水生成装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】気泡電解水生成装置の構成を示す略線図である。

【図2】気液送出部の構成を示す略線図である。

【図3】供給経路の説明に供する略線図である。

【図4】気泡電解水生成処理の説明に供するフローチャートである。

【図5】電気分解部の構成を示す略線図（１）

【図6】電気分解部の構成（２）を示す略線図である。

【図7】第１の実施の形態における電気分解部及び電解質供給部の構成を示す略線図（１）である。

【図8】第２の実施の形態における電気分解部及び電解質供給部の構成を示す略線図（１）である。

【図9】第３の実施の形態における電気分解部及び電解質供給部の構成を示す略線図（１）である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

次に本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。

【0010】

＜第１の実施の形態＞
次に、図１〜図５を用いて実施の形態について説明する。図１において１０は、全体として気泡電解水生成装置を示している。気泡電解水生成装置１０では、電気分解により生成した電解水を媒体液とし、ナノバブルを含む電解水である気泡電解水を生成する。

【0011】

気泡電解水生成装置１０では、電気分解によってアルカリ性電解水及び酸性電解水の双方を生成し、アルカリ性電解水を循環・濃縮する一方、酸性電解水にナノバブルを含有させ、気泡電解水として気泡電解水提供部１８から供給するようになされている。

【0012】

なお図示しないが、気泡電解水生成装置１０は、図示しないＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）から構成される制御部２０（図示せず）が気泡電解水生成装置１０の全体を統括的に制御するようになされている。

【0013】

気泡電解水生成装置１０では、電気分解部１３によって生成した発生ガス及び電解水をそのまま気液送出部１５、ポンプ１６、ナノバブル生成部１７へ送出することにより、ナノバブルとして発生ガスを含有する気泡電解水を生成する。このとき、全体の系（電気分解部１３〜ナノバブル生成部１７）を密閉系とし、所定の圧力下において発生ガス及び電解水を分離することなくそのまま混合することにより、発生ガスの成分を効率良く溶解及びナノバブル化することが可能となる。

【0014】

原水供給部１１は、制御部２０による開閉機構の開閉制御により、気泡電解水を生成するときにのみ原水を電気分解部１３に供給する。原水供給部１１は、圧力をかけた状態で電気分解部１３に対して原水を供給する。また、接続された水道水などの水圧が高すぎる場合には、減圧バルブなどの減圧機構を構成しても良い。

【0015】

原水としては、水道水や電解水、純水、精製水など種々のものを使用できる。また、前段に各種フィルターを設置することにより、不純物などの不要成分を除去した水を使用しても良い。

【0016】

ナノバブルとして含有させる気体（混合ガス）としては、特に制限されず、用途に応じて適宜選択される。例えば、空気、水素、酸素、二酸化炭素などが好ましい。

【0017】

電解質供給部１２は、制御部２０による制御により、電解質水溶液を電気分解部１３に供給する。電解質としては特に制限されず、塩化ナトリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、塩酸、塩化カリウム、塩化カルシウムなど、水に溶解して電解質としての特性を示す既知の化合物を適宜使用することができる。特に、電気分解によって強酸性（ｐＨ５．０以下）及び強アルカリ性（ｐＨ１０．０以上）の電解水が生成される電解質が好適に用いられる。便宜上、電解質として塩化ナトリウムを使用した場合について説明するが、これに限られない。

【0018】

電気分解部１３は、原水を電気分解して電解水を生成できる構成であればよく、陽極を有するアノード室５１と、陰極を有するカソード室５２とを有する２槽型の電解槽が用いられる。電気分解部１３では、酸性電解水を気液送出部１５に供給する一方、アルカリ性電解水を電解質供給部１２に戻して循環させる構成を有している。電気分解部１３の詳細な構成については後述する。

【0019】

気液送出部１５は、発生ガス及び電解水を高速攪拌により混合したり、高速旋回させたりすることにより、一定時間に亘って発生ガスと電解水とを接触させつつ、発生ガスと電解水とを偏りがないようほぼ均等の割合でポンプ１６に送出する。なお、この気液送出部１５による混合では、ナノバブルの発生量は殆どない又は非常に少量である（ナノバブル生成部１７と比較して個数比で１０％未満）。

【0020】

気液送出部１５の構成の一例を図２及び図３に示している。図２に示すように、気液送出部１５は、円筒状の円筒部材７０の上側の矩形状でなる板状部材７１及び７２と、下側の矩形状でなる板状部材７３とで挟んだ形状を有している。

【0021】

板状部材７１〜７３は、円筒部材７０の底面を構成すると共に、円筒部材７０に対して電解水及び混合ガスを供給する供給経路を有している。図３に示すように、電解水（発生ガス含む）は、板状部材７１に形成された供給経路７１ａ〜７１ｄを介して円筒部材７０に供給される。また、板状部材７２には供給経路７２ａ及び７２ｂが形成されており、ナノバブル生成部１７によって生成された気泡電解水の一部がオーバーフローした場合に配管１７Ｂを介して円筒部材７０に供給される。

【0022】

供給経路７１ａ〜７１ｄ及び７２ａ〜７２ｂは、円筒部材７０に対して接線方向に略平行（±３０°）に設けられており、流入した電解水（電解水及び気泡電解水）が円筒部材７０の内面に沿って周回するように形成されている。

【0023】

また、板状部材７３の中心部分には、電解水及び混合ガス（発生ガス）が混合された混合水を排出する孔である排出経路７３ａが設けられており、配管１５Ａを介して混合水が排出される。この配管１５Ａの内部では、低速旋回流が発生し、ポンプ１６までの間、電解水及び混合ガスを攪拌されると考えられ、大きなガス溜りが形成されることを抑制できる。

【0024】

この結果、上側から供給され下側から排出される上下方向の力と、円筒部材７０に沿って供給される電解水及び排出経路７３ａの位置関係により、電解水及び混合ガスは高速攪拌されながら円筒部材７０内部を旋回し、混合ガスが小さな気泡となってよく混じり合った状態で配管１５Ａを介してポンプ１６に供給される。

【0025】

この気液送出部１５では、例えば高速旋回による遠心分離効果によって大きな圧力を発生させ、大きな圧力下において発生ガス及び電解水を気相及び液層の界面で接触させて特に塩素ガスなど水に対する溶解性の高い気体の溶解を促進するだけでなく、ポンプ１６によって発生する圧力の影響を電気分解部１３に伝わらないようにする役割も担う。言い換えると、気液送出部１５は、高速旋回によって電気分解部１３−気液送出部１５−ポンプ１６間の圧力の伝達を分断して断ち切ることが可能である。

【0026】

なお、気液送出部１５の前段（配管１４Ａ）における圧力は、例えば−１５ｋｐａ〜＋１５ｋｐａ、より好ましくは−１０ｋｐａ〜＋１０ｋｐａになるように、制御されている。これにより、前段の電気分解部１３に対して圧力が負荷されるのを抑制し、隔膜４５の損傷などを未然に防止し得る。この制御は、配管１７Ｂに設けられた電磁弁の調整によって行われる。調整の結果、上記圧力範囲に収まらない場合には、装置の保護のため緊急停止する。

【0027】

ガス供給部１４は、気液送出部１５に対して供給する混合気体を供給する。例えば混合気体として空気を混合する場合、ガス供給部１４としてエアーポンプや圧縮空気などが使用される。このガス供給部１４は、発生ガスでは不足する気体量を補うためのものであり、必ずしも必須ではない。混合ガスとして発生ガスのみを使用することも可能である。なお、本実施形態では、発生ガスに含まれる塩素ガスを薄めることなく高割合で電解水へ溶解させるため、気液送出部１５ではなくポンプ１６に混合ガスを混合しているが、気液送出部１５に混合ガスを供給しても良い。この場合、板状部材７１及び７２の上面、中央近傍から混合ガスを混合することにより、渦の中心に混合ガスが混合できるためが好ましい。

【0028】

ポンプ１６（図１）としては、特に限定されず、公知の種々のものを使用することができる。例えば、羽根で回転するバブリングポンプ（例えばＳＵＳ製汎用渦流タービンポンプ２０ＮＰＤ０７Ｚ（株式会社ニクニ製））を用いると、ナノバブル生成部１７の前段において気液の混合が進むため好ましい。ポンプ１６は、配管１５Ａを介して供給される混合水に圧力を印加し、例えば２０Ｌ／ｍｉｎの定量で配管１６Ａを介して当該混合水をナノバブル生成部１７へ供給する。このとき、気液送出部１５の効果により混合水に大きなガス溜りが殆ど存在せず、ガス噛みなどによりポンプ１６に不具合が生じにくく、安定した流量で混合水をナノバブル生成部１７へ供給することができる。

【0029】

ナノバブル生成部１７は、高速旋回によって媒体液（混合水）に気体からなるナノバブル（微細気泡）を含有させる高速旋回方式のナノバブル発生器でなり、その構成に制限はない。図示しないが、ナノバブル生成部１７は、例えば複数の円筒部材内を旋回させながら衝突により角度を変化させる構成を有している。

【0030】

ナノバブル生成部１７は、気体と媒体液とを旋回させて速度を出した状態で、比重差による気液界面を作り出し、界面で生じる気液の摩擦によりナノバブルを生成する。さらに、ナノバブル生成部１７は、媒体液を壁面に衝突させてその進行方向を変化させることにより、媒体液の流れを乱し、気体と媒体液とを激しく撹拌して混合する。この結果、気体と媒体液との物理的な衝突作用により気泡が細かくなり、さらに多くのナノバブルが形成される。

【0031】

ナノバブル生成部１７は、媒体液を高速旋回させながら、当該媒体液の進行方向を急変化させる。これにより、ナノバブル生成部１７は、媒体液に対してより大きな加速度を加えることができ、気体と媒体液との物理的な衝突作用により気泡を分散させて微細にすることができる。ナノバブル生成部１７は、高速旋回する媒体液を壁面に衝突させることにより、当該媒体液の旋回方向を８０°以上の急角度で変化させることが好ましい。

【0032】

ナノバブル生成部１７は、所定の圧力下において高速旋回によりナノバブルが発生した気泡電解水を気泡電解水提供部１８に供給する。気泡電解水提供部１８は、開閉機構を有しており、制御部２０の制御により開閉機構を開閉する。

【0033】

ヘンリーの法則により、液体に加わる圧力が大きいと気体の溶解度が向上する。したがって、気体の存在下で液体に圧力をかけ、急激に圧力を下げることにより、溶解していた気体が液体中で微細気泡となることが知られている。

【0034】

気泡電解水提供部１８が蛇口方式で気泡電解水をユーザに供給する場合、蛇口から排出された瞬間に圧力が解放される。また、後段に設置された洗浄装置などが接続された場合には、気泡電解水提供部１８に配管（図示せず）が接続されることになり、後段の洗浄装置内部や貯留タンク内部で圧力が大気圧まで一気に解放されるよう、気泡電解水生成装置１０の外部に圧力解放部（図示せず）が設けられている。このとき、気泡電解水中に溶解していた気体の一部がナノバブルとなり、気泡電解水中のナノバブルを増大させることができる。

【0035】

このように、気泡電解水生成装置１０では、ナノバブル生成部１７よりも前段に気液送出部１５を設け、ポンプ１６の伝送経路を利用して混合ガスと電解水との接触時間を長く設けるようにした。これにより、電解水に対して混合ガスを馴染ませ、気泡が小さくなりやすい状態してナノバブル生成部１７によるナノバブルの生成を増大できると共に、電解水に対する混合ガスの溶解度を向上させ、圧力解放時に生成されるナノバブルを増大させることができる。

【0036】

また、発生ガスの一部として塩素ガスを発生させる（すなわち電解質に塩素を含む）場合、気体の溶解特性により水に対する溶解性の高い塩素が優先的に電解水に溶解する。この現象は、気体と液体との接触時間が長いほど顕著に表れる。従って、ナノバブル生成部１７に供給される混合水において、混合気体及び酸素ガス（オゾンガスを含む）は気体として残るものの、塩素ガスの殆どは混合水中に溶解した状態となる。

【0037】

この状態で混合水をナノバブル生成部１７に供給すると、高速旋回方式によって生成されるナノバブルに塩素ガスは殆ど含まれないことになる。もちろん、圧力解放時に塩素の一部がナノバブル化すると考えられるが、溶解度が高いため優先的に他の気体がナノバブル化されるため、塩素の多くは気泡電解水中に溶解した状態で存在することができる。

【0038】

気泡電解水を殺菌・除菌剤などとして使用する場合、溶解させた状態の塩素濃度が非常に重要となる。気泡電解水生成装置１０では、発生ガスの一部として塩素ガスを発生させる場合、電気分解により発生した塩素成分の殆どを気泡電解水中に溶解させた状態で存在させることが可能となるため、有効塩素濃度を向上させることができ、殺菌・除菌の効果を高めることができる。

【0039】

すなわち、図４に示すように、本発明の気泡電解水生成処理ＲＴ１では、ステップＳＰ１０１において原水を加圧供給し、ステップＳＰ１０２において原水を電気分解することにより電解水を生成する。

【0040】

ステップＳＰ１０３において、電解水及び発生ガスが搬送され、ステップＳＰ１０４において当該電解水及び発生ガスが均等に混合されて混合水が生成され送出される。ステップＳＰ１０５において、混合水はポンプを介して圧送され、ステップＳＰ１０６において高速旋回方式によりナノバブルが生成される。

【0041】

そしてステップＳＰ１０７において圧力が解放され、圧力解放方式によりナノバブルが生成される。

【0042】

このように、ステップＳＰ１０１〜ステップＳＰ１０６までの間を密閉系として圧力下で高速旋回方式によりナノバブルを発生させた後、圧力解放方式によりナノバブルを発生させると共に、電解水と発生ガス（及び混合ガス）とを十分に馴染ませる時間を確保できるため、ナノバブルを一層増大させることが可能となる。

【0043】

次に、電気分解部１３の構成について説明する。

【0044】

図５の断面図に示すように、透水性の陰極４４及び陽極４３の間に隔膜４５を設けた２槽型の電解槽１３Ｘを電気分解部１３として用いている。電気分解部１３では、アノード室５１に原水を供給し、カソード室５２に電解質水溶液を供給することにより、隔膜４５を透過させて電解質（陰イオン）をカソード室５２からアノード室５１に移動させることにより電気分解を行う構成でなる。

【0045】

上述したように、気液送出部１５によって緩和されるものの、密閉系となるアノード室５１は加圧された状態となる。一方、密閉系でないカソード室５２は加圧されないため、アノード室５１とカソード室５２間で圧力差が生じることになる。

【0046】

そこで、陰極４４によってアノード室５１とカソード室５２の全面を離隔すると共に当該陰極４４に孔を形成し、当該陰極４４のアノード室側に対し、陰極４４に貼り合わせて孔を塞ぐように隔膜４５を設けている。なお隔膜４５は、いずれかの電極の近傍に設置されればよい。

【0047】

これにより、強度のある陰極４４に隔膜４５が支えられ、圧力差に耐え得ることができる。なお、陰極４４の孔のサイズや割合に制限はないが、圧力差によって隔膜が伸びてしまうことを防止するため、孔のサイズは極力小さく（例えば直径１ｃｍ以下、より好ましくは０．３ｃｍ程度）し、特定の箇所に応力のかからない円形とすることが好ましい。また、陰極４４に厚みを利用して、孔の形状をアノード室５１側へ行くに従って径が大きくなるすり鉢状にしたり、角を丸くして隔膜の特定箇所に応力がかかりにくいようにすることが好ましい。

【0048】

図５及び図６に示すように、この電気分解部１３では、電解槽の底面近傍にアノード室５１に対して原水が供給される第１の原水供給口４１が設けられている。また、電解槽の天面に酸性電解水を排出する酸性電解水排出口４８が設けられている。なお電解槽の天面とは、アノード室５１の内面の天面を指す。以下、同様である。

【0049】

このため、原水は下から上へ向けて進行し、酸性電解水として上部の酸性電解水排出口４８から排出される。このとき、電気分解によって発生する発生ガスは浮力により上部へ移動し、酸性電解水排出口４８から効率良く排出される。

【0050】

従って、電気分解部１３から排出される酸性電解水は、発生ガス（塩素ガス及び酸素ガス）を含んだ状態となる。電気分解部１３は、生成した発生ガス及び電解水を配管１３Ａを介して気液送出部１５へ供給する。

【0051】

一方、電解槽の底面近傍にアノード室５１に対して電解質（塩化ナトリウム）を溶解させた電解質水溶液が供給される電解質供給口４２が設けらている。また、電解槽の天面にアルカリ性電解水を排出するアルカリ性電解水排出口４９が設けられている。

【0052】

このため、電解質水溶液は下から上へ向けて進行し、アルカリ性電解水排出口４９から排出される。このとき、電気分解によって発生する発生ガスは浮力により上部へ移動し、アルカリ性電解水排出口４９から効率良く排出される。

【0053】

かかる構成に加えて、本実施の形態では、図７に示すように、電気分解部１３として、２槽型の電解槽１３Ｘに加え、１槽型の電解槽１３Ｙを組み合わせて使用している。

【0054】

電解質供給タンク６５は、循環タンク６３よりも容量の大きいタンクを有しており、制御部２０の制御により電解質水溶液を循環タンク６３へ供給する。なお、気泡電解水生成装置１０では、制御部２０の制御によってポンプ６６、６７及び８３が駆動され、電解質水溶液が必要量だけ電解槽１３Ｘ及び１３Ｙへ供給される。

【0055】

すなわち、原水供給部１１から配管１１Ａを介してアノード室５１に原水が供給されると、循環タンク６３から配管６２を介して電解質水溶液がカソード室５２に供給されると、電解槽１３Ｘは電気分解を行い、配管６１を介してアルカリ性電解水を循環タンク６３へ供給する一方、配管１３Ａを介して酸性電解水を気液送出部１５へ供給する。

【0056】

このとき、循環タンク６３からカソード室５２に供給された電解質水溶液中の電解質が隔膜４５を介してアノード室５１に供給され、電解質の一部が消費されると共に、配管６１を介して循環タンク６３へと戻される。

【0057】

ここで、循環タンク６３には、電解槽１３Ｘの稼動時間に応じて電解質供給タンク６５から電解質水溶液が配管６４を介して供給される。循環タンク６３は、所定量の電解質水溶液を電解槽１３Ｘに供給し、同量の電解質水溶液が戻るため、電解質供給タンク６５から供給される電解質水溶液の分量だけオーバーフローする。このオーバーフローした電解質水溶液は、配管５５を介して電解槽１３Ｙへと供給される。

【0058】

電解槽１３Ｙは、陰極８４及び陽極８５を備える無隔膜電解室８１を有しており、原水が配管１１Ａを介して供給される。この配管１１Ａには、配管５５と配管８６とが接続されており、循環タンク６３から供給される電解質水溶液と電解補助液供給部８７から供給される電解補助液とが混合された状態で、原水を無隔膜電解室８１に供給する。

【0059】

電解補助液供給部８７には、電解質が溶解された電解補助液が貯留されている。電解補助液としては、特に限定されず、水に溶解して電解質としての特性を示す既知の化合物を適宜使用することができる。電解水として微酸性電解水を生成したい場合には、塩酸水溶液又は塩酸・塩化ナトリウム混合水溶液が好適に使用される。その濃度や割合に制限はなく、取り扱いの容易さや用途に応じた塩素濃度になるように適宜選択される。例えば、５〜２０重量％の塩化ナトリウムと、１０％塩酸に換算して５〜３０重量％の塩酸が溶解した塩酸・塩化ナトリウム混合水溶液や、５〜３０重量％の塩酸水溶液が使用される。

【0060】

本実施の形態では、循環タンク６３からｐＨがアルカリ側の電解質水溶液が供給されるため、供給される電解質水溶液のｐＨに応じて、電解補助液を構成することが好ましい。具体的には、塩化ナトリウムの濃度を通常の１槽型の電解槽で使用される濃度よりも高く（例えば７〜２０重量％）設定することにより、生成される酸性電解水のｐＨをターゲットするｐＨ値に調整することができる。また、電解補助液として敢えて塩酸水溶液を使用することにより、電解槽１３Ｘで生成された酸性電解水のｐＨをアルカリ側にシフトさせることも可能である。

【0061】

電解槽１３Ｙは、供給される原水を電気分解し、生成した酸性電解水を配管８８を介して配管１３Ａへ供給し、配管１３Ａを介して気液送出部１５へ供給する。この結果、気液送出部１５には、電解槽１３Ｘによって生成された酸性電解水と電解槽１３Ｙによって生成された酸性電解水が混合された状態で供給される。

【0062】

このように、２槽型の電解槽１３Ｘで循環使用した電解質水溶液を１槽型の電解槽１３Ｙで再利用することにより、本来必要であった電解質水溶液の排出経路が不要となる。また、電解質水溶液を循環使用することにより、電解質水溶液のｐＨが低下することが知られているが、電解質水溶液を廃棄しないため、廃棄の際に設置する必要のあった中和槽が不要となる。このため、気泡電解水生成装置１０では、電解質水溶液を廃棄すること無く有効利用できると共に、構成を簡易にすることができる。

【0063】

＜第２の実施の形態＞
次に、図８を用いて第２の実施の形態について説明する。第２の実施の形態では、電解補助液供給部８７がない点と、電解質水溶液の内容が図７に示した第１の実施の形態と相違している。第１の実施の形態と同一箇所に同一符号を附し、説明を省略する。

【0064】

図８に示すように、気泡電解水生成装置１０Ｘ（図示しない）は、電解補助液供給部８７を有していないため、電解槽１３Ｙには、循環タンク６３から供給される電解質水溶液と原水とが供給される。第２の実施の形態において、電解質水溶液は、例えば電解槽１３Ｙの電解補助液として使用するのに適した塩化ナトリウム・塩酸水溶液が使用される。

【0065】

制御部２０は、電解槽１３Ｙが必要とするだけの量の電解質水溶液を電解質供給タンク６５から循環タンク６３に供給してオーバーフローさせる。この結果、電解槽１３Ｙが必要とする量の電解質水溶液が供給される。

【0066】

これにより、第１の実施の形態と同様、電解質水溶液を廃棄しなくて済むと共に、電解補助液供給部８７が不要となり、気泡電解水生成装置１０Ｘの構成を簡易にすることができる。

【0067】

＜第３の実施の形態＞
次に、図９を用いて第３の実施の形態について説明する。第３の実施の形態では、循環使用した電解質水溶液が電解補助液供給部８７に供給される点と、電解槽１３Ｘによって生成される酸性電解水が気液送出部１５に送出される一方、電解槽１３Ｙによって生成される酸性電解水が酸性電解水提供部９０から排出される点が図７に示した第１の実施の形態と相違している。第１の実施の形態と同一箇所に同一符号を附し、説明を省略する。

【0068】

図９に示すように、電解水生成装置１０Ｙ（図示せず）では、循環タンク６３に接続された配管５５が電解補助液供給部８７に接続され、当該電解補助液供給部８７から接続された配管８６が配管１１Ａに接続されている。すなわち、循環タンク６３から電解槽１３Ｙへと延びる配管上に電解補助液供給部８７が設けられている。

【0069】

従って、循環タンク６３でオーバーフローした電解質水溶液は、電解補助液供給部８７に貯留され、電解補助液として電解槽１３Ｙへ供給される。

【0070】

また、電解槽１３Ｘによって生成された酸性電解水は気液送出部１５に供給され、微細気泡を含有する気泡電解水として気泡電解水提供部１８から排出される。一方、電解槽１３Ｙによって生成された酸性電解水は酸性電解水提供部９０から排出される。すなわち、電解水生成装置１０Ｙでは、微細気泡を含有する気泡電解水と微細気泡を含有しない酸性電解水の両方を提供することが可能となる。

【0071】

図示しない操作部に対する操作により、気泡電解水又は酸性電解水を供給する旨のユーザの操作要求を認識すると、制御部２０は開閉機構５３を開状態に遷移させて原水を電解槽１３Ｘに供給すると共に、電解質供給タンク６５から循環タンク６３へ電解質水溶液を供給する。このとき、循環タンク６３においてオーバーフローした電解質水溶液は、電解補助液供給部８７に貯留される。

【0072】

一方、図示しない操作部に対する操作により、微細気泡を含有しない酸性電解水を供給する旨のユーザの操作要求を認識すると、制御部２０は開閉機構５４を開状態に遷移させて原水を電解槽１３Ｙに供給すると共に、電解補助液供給部８７から電解槽１３Ｙへ電解補助液を供給させる。もちろん、電解槽１３Ｘ及び１３Ｙを同時に稼動させ、後段に設置された貯留タンク（図示しない）に貯留させることも可能である。

【0073】

また図示しないが、配管１３Ａ及び８８を混合及び切替が可能な混合切替弁によって接続し、微細気泡を含有する気泡電解水と、微細気泡を含有しない酸性電解水とを提供することも可能である。

【0074】

このように、循環使用した電解質水溶液を電解補助液供給部８７に貯留することにより、電解質水溶液の再利用ができると共に、電解槽１３Ｘ及び１３Ｙをそれぞれ別個に動作させやすくできる。

【0075】

＜動作及び効果＞
以下、上記した実施形態から抽出される発明群の特徴について、必要に応じて課題及び効果等を示しつつ説明する。なお以下においては、理解の容易のため、上記各実施形態において対応する構成を括弧書き等で適宜示すが、この括弧書き等で示した具体的構成に限定されるものではない。また、各特徴に記載した用語の意味や例示等は、同一の文言にて記載した他の特徴に記載した用語の意味や例示として適用しても良い。

【0076】

陽極（陽極４３）を有するアノード室（アノード室５１）と陰極（陰極４４）を有するカソード室（カソード室５２）と、該アノード室及び該カソード室を隔てる隔膜（隔膜４５）とを有する第１の電気分解部（電解槽１３Ｘ）と、
前記アノード室及び前記カソード室に対して原水を供給する第１の原水供給部（原水供給部１１）と、
前記アノード室及び前記カソード室のうち、いずれか一方に対して電解質が溶解した電解質水溶液を供給すると共に、前記電解質水溶液を回収して循環させる電解質循環部（循環タンク６３）と、
陽極（陽極８５）及び陰極（陰極８４）を備えた無隔膜電解室（無隔膜電解室８１）を有する第２の電気分解部（電解槽１３Ｙ）と、
前記無隔膜電解室に対して原水を供給する第２の原水供給部（原水供給部１１）と、
前記無隔膜電解室に対して前記電解質循環部から前記電解質水溶液を供給する電解質供給経路（配管５５）と
を有することを特徴とする電解水生成装置。

【0077】

これにより、第１の電気分解部で使用した電解質水溶液を第２の電気分解部で使用することができる。

【0078】

前記電解質循環部に対して電解質水溶液を供給する電解質供給部（電解質供給タンク６５）を有することを特徴とする。

【0079】

これにより、自動的に電解質水溶液の供給を行うことができ、自動での長時間の稼働が可能となる。

【0080】

前記無隔膜電解室に対して電解補助液を供給する電解補助液供給部（電解補助液供給部８７）を有することを特徴とする。

【0081】

これにより、第２の電気分解部に適した電解補助液を用いて電解水を生成できる。

【0082】

前記電解質水溶液は、塩化ナトリウム水溶液であることを特徴とする。

【0083】

これにより、安価で安全な塩化ナトリウム水溶液を用いて電解水を生成できる。

【0084】

前記電解補助液は、塩酸を含有することを特徴とする。

【0085】

これにより、第２の電気分解部によって微酸性の酸性電解水を生成することができる。

【0086】

前記電解質循環部は、前記第２の電気分解部が消費する電解質の全量を前記無隔膜電解室に供給することを特徴とする。

【0087】

これにより、電解補助液供給部が不要となるため、電解水生成装置としての構成を簡易にすることができる。

【0088】

前記電解質水溶液は、塩酸及び塩化ナトリウム水溶液であることを特徴とする。

【0089】

これにより、第１の電気分解部によって弱酸性の酸性電解水を、第２の電気分解部によって微酸性の酸性電解水を生成することができる。

【0090】

ユーザの操作に応じて、前記第１の電気分解部又は前記第２の電気分解部のいずれか一方、若しくは両方を稼動させるよう、前記第１の電気分解部及び前記第２の電気分解部を制御する制御部とを有することを特徴とする。

【0091】

これにより、弱酸性の酸性電解水、微酸性の酸性電解水及びこれらを混合した酸性電解水を自在に供給することができる。

【0092】

前記電解質循環部から供給される前記電解質水溶液を貯留して電解補助液の一部とし、前記無隔膜電解室に対して電解補助液を供給する電解補助液供給部を有することを特徴とする。

【0093】

これにより、第１の電気分解部のみを稼動して生成された使用済みの電解質水溶液を貯留できるため、第１の電気分解部と第２の電気分解部とを別個に稼動させることが容易となる。

【0094】

＜他の実施の形態＞
上述実施形態では、後段に設置されたナノバブル生成器によって、電解水に微細気泡を含有させて気泡電解水を排出するようにしたが、単純に電解水をそのまま排出しても良い。この場合であっても、上述した実施の形態と同様の効果を得ることができる。

【0095】

上述実施形態では、循環タンク６３をオーバーフローさせることにより、電解室水溶液を無隔膜電解室８１又は電解補助液供給部８７へ供給するようにしたが、必ずしもオーバーフローさせる必要は無く、必要量だけをポンプなどにより圧送したり、一定回数循環させた後、全量を配管５５上に設けられた電解補助液供給部８７に供給しても良い。

【0096】

上述実施形態では、第１の電気分解部としての電解槽１３Ｘと、第１の原水供給部及び第２の原水供給部としての原水供給部１１と、電解質循環部としての循環タンク６３と、第２の電気分解部としての電解槽１３Ｙと、電解質供給経路としての配管５５とによって電解水生成装置としての気泡電解水生成装置１０を構成した。本発明はこれに限らず、その他種々の構成でなる、第１の電気分解部と、第１の原水供給部及び第２の原水供給部と、電解質循環部と、第２の電気分解部と、電解質供給経路とによって本発明の電解水生成装置を構成しても良い。

【0097】

上述実施形態では、電解質水溶液が供給される電解質供給室として、カソード室にアルカリ性電解水を循環させるようにしたが、本発明はこれに限らず、アノード室を電解質供給室として酸性電解水を循環させてもよい。

【0098】

さらに上述実施形態では、電解槽１３Ｘとして１つの電解槽を有するようにしたが、２つ以上の電解槽を有しても良い。この場合、混合液（発生ガス及び電解水）が、複数の経路（配管）を介して気液送出部１５に供給される。このとき気液送出部１５は、複数の電解槽で製造された混合液を均等に混合する役割をも担う。また、電解槽１３Ｙについても同様であり、２つ以上の電解槽を使用することができる。

【0099】

また上述実施形態では、発生ガス及び混合気体を混合ガスとして混合したが、外部に気泡電解水を貯留する外部タンクを有する場合、当該外部タンクにおいて上層に溜った塩素ガスを含む気体を混合気体として供給することも可能である。これにより、混合水中の塩素濃度をさらに上昇させることができる。

【0100】

さらに上述実施形態では、電解質供給タンク６５から循環タンク６３に対して電解質水溶液を供給したが、電解質と原水とを供給しても良い。この場合、循環タンク６３内に攪拌羽根などの攪拌機構を有することが好ましい。

【0101】

また上述の実施の形態においては、高速旋回によってナノバブルを生成するようにした場合について述べた。本発明はこれに限らず、必ずしも高速旋回させる必要はなく、例えば複数回に亘って媒体液を蛇行させるなどして物理的な衝突作用を生じさせることにより微細気泡を発生させても良い。

【産業上の利用可能性】

【0102】

本発明は、例えば電解水を生成する電解水生成装置や気泡電解水を生成する気泡電解水生成装置などに使用することができる。

【符号の説明】

【0103】

７ ：ナノバブル生成部
１０ ：気泡電解水生成装置
１１ ：原水供給部
１２ ：電解質供給部
１３ ：電気分解部
１３Ａ、１５Ａ、１６Ａ、１７Ｂ、６１、６２、６３、６４、８６、８８：配管
１３Ｘ、１３Ｙ：電解槽
１４ ：ガス供給部
１５ ：気液送出部
１６、６６、６７、８３：ポンプ
１７ ：ナノバブル生成部
１８ ：気泡電解水提供部
２０ ：制御部
４１ ：第１の原水供給口
４２ ：電解質供給口
４３、８５ ：陽極
４４、８４ ：陰極
４５ ：隔膜
４８ ：酸性電解水排出口
４９ ：アルカリ性電解水排出口
５１ ：アノード室
５２ ：カソード室
６３ ：循環タンク
６５ ：電解質供給タンク
８１ ：無隔膜電解室
８７ ：電解補助液供給部
９０ ：酸性電解水提供部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】