特許 7288256 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】

(24)【登録日】2023-05-30

(45)【発行日】2023-06-07

(54)【発明の名称】電解水生成装置

(51)【国際特許分類】

   C02F 1/461 20230101AFI20230531BHJP

   C25B 9/00 20210101ALI20230531BHJP

【ＦＩ】

C02F1/461 A

C25B9/00 A

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2019110118

(22)【出願日】2019-06-13

(65)【公開番号】P2020199479

(43)【公開日】2020-12-17

【審査請求日】2022-05-26

(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】佐々木 大五朗

(72)【発明者】

【氏名】岡 力矢

【審査官】目代 博茂

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－１６２４７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１７９２７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０１２０９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１０８５６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－０９１０３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第９１／０１８８３７（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ０２Ｆ１／４６－１／４８

Ｃ２５Ｂ１／００－９／７７

Ｃ２５Ｂ１３／００－１５／０８

(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を少なくとも有する２室型又は３室型の電気分解部と、
アノード室及びカソード室のうち、少なくとも一方である原水供給室に対して原水を供給する原水供給部と、
電解質が供給される電解質供給室に対して電解質が溶解した電解質水溶液を供給する供給経路に対して電解質水溶液を供給すると共に前記電解質供給室から排出される排出循環経路を介して電解質水溶液が戻る電解質循環部とを備え、
前記電解質循環部には、
サイフォン現象によって前記電解質循環部の内部の電解質水溶液を排出可能なサイフォン式排出管が接続されており、
前記排出循環経路から供給される電解質水溶液によってサイフォン現象が生じるように、前記排出循環経路から供給される電解質水溶液の供給量と前記サイフォン式排出管の排出量とが調整されている
ことを特徴とする電解水生成装置。

【請求項2】

前記サイフォン式排出管は、
前記電解質循環部における循環部底から前記サイフォン式排出管の最高位置である上端ラインまでの１／３未満である底近傍又は底に第１端部を配置させ、
前記上端ラインは、
前記循環部底から前記電解質循環部の高さまでの３／４より高い位置に設定されている
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】

前記電解質循環部と前記電解質供給室との間で電解質水溶液が循環する循環ラインに対して電解質水溶液を供給する電解質供給部とを有する
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】

前記電解質循環部には、
前記電解質水溶液を手動又は自動で排出可能な排出バルブが設けられている
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】

電解質供給部は、
前記供給経路に対して前記電解質水溶液を供給する
ことを特徴とする請求項３に記載の電解水生成装置。

【請求項6】

電解質供給部は、
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
ことを特徴とする請求項３に記載の電解水生成装置。

【請求項7】

陽極を有するアノード室と陰極を有するカソード室とを少なくとも有する２室型又は３室型の電気分解部と、
アノード室及びカソード室のうち、少なくとも一方である原水供給室に対して原水を供給する原水供給部と、
電解質が供給される電解質供給室に対して電解質が溶解した電解質水溶液を供給する供給経路に対して電解質水溶液を供給すると共に前記電解質供給室から排出される排出循環経路を介して電解質水溶液が戻る電解質循環部とを備え、
前記電解質循環部には、
サイフォン現象によって前記電解質循環部の内部の電解質水溶液を排出可能なサイフォン式排出管が接続されており、
前記電解質循環部に対して原水が供給される循環原水経路を有し、
前記電解質循環部に対し前記排出循環経路から電解質水溶液が供給されるときにはサイフォン現象が生じず、
前記電解質循環部に対し循環原水経路を介して原水が供給される場合には、サイフォン現象が生じるように、前記電解質水溶液の供給量と前記原水の供給量と前記サイフォン式排出管の排出量とが調整されている
ことを特徴とする電解水生成装置。

【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、若しくはその両方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、電極を有するカソード室及びアノード室を薄い膜状の隔膜で隔てることにより、隔膜を介して電解質を行き来させる構成が一般的である（例えば特許文献１参照）。このような電解水生成装置のうち、電解質循環部を設けて電解質水溶液を繰返し使用する構成が知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開平０８－１６８７６２号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、サイフォン現象を利用することにより、簡易な構成で液体をある地点から目的地まで、途中出発地点より高い地点を通って簡単に導くことが可能である。このサイフォン現象は、トイレの排水などに広く利用されている。

【0005】

このサイフォン現象を利用することができれば、電解質循環部の電解質水溶液を入替えることができると考えられる。

【0006】

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、サイフォン現象を利用して電解質循環部の電解質水溶液を入替え可能な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】

【0007】

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を少なくとも有する２室型又は３室型の電気分解部と、
アノード室及びカソード室のうち、少なくとも一方である原水供給室に対して原水を供給する原水供給部と、
電解質が供給される電解質供給室に対して電解質が溶解した電解質水溶液を供給する供給経路に対して電解質水溶液を供給すると共に前記電解質供給室から排出される排出循環経路を介して電解質水溶液が戻る電解質循環部とを備え、
前記電解質循環部には、
サイフォン現象によって前記電解質循環部の内部の電解質水溶液を排出可能なサイフォン式排出管が接続されており、
前記排出循環経路から供給される電解質水溶液によってサイフォン現象が生じるように、前記排出循環経路から供給される電解質水溶液の供給量と前記サイフォン式排出管の排出量とが調整されている
ことを特徴とする。
さらに、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を少なくとも有する２室型又は３室型の電気分解部と、
アノード室及びカソード室のうち、少なくとも一方である原水供給室に対して原水を供給する原水供給部と、
電解質が供給される電解質供給室に対して電解質が溶解した電解質水溶液を供給する供給経路に対して電解質水溶液を供給すると共に前記電解質供給室から排出される排出循環経路を介して電解質水溶液が戻る電解質循環部とを備え、
前記電解質循環部には、
サイフォン現象によって前記電解質循環部の内部の電解質水溶液を排出可能なサイフォン式排出管が接続されており、
前記電解質循環部に対して原水が供給される循環原水経路を有し、
前記電解質循環部に対し前記排出循環経路から電解質水溶液が供給されるときにはサイフォン現象が生じず、
前記電解質循環部に対し循環原水経路を介して原水が供給される場合には、サイフォン現象が生じるように、前記電解質水溶液の供給量と前記原水の供給量と前記サイフォン式排出管の排出量とが調整されている
ことを特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

本発明は、サイフォン現象を利用して電解質循環部の電解質水溶液を入替え可能な電解水生成装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本実施の形態における電解水生成装置の構成を示す略線図である。

【図2】他の実施の形態における電解水生成装置（１）の構成を示す略線図である。

【図3】他の実施の形態における電解水生成装置（２）の構成を示す略線図である。

【図4】本実施の形態における電解水生成装置の構成を示す略線図である。

【図5】他の実施の形態における電解水生成装置（１）の構成を示す略線図である。

【図6】他の実施の形態における電解水生成装置（２）の構成を示す略線図である。

【図7】他の実施の形態における電解水生成装置（３）の構成を示す略線図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

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。

【0011】

＜第1の実施の形態＞
図１において１０は、全体として本発明の電解水生成装置を示している。電解水生成装置１０は、３室型の電気分解部１２によって電気分解を行い、電解水を生成する。電解水生成装置１０では、電気分解部１２で使用された電解質水溶液が電解質循環部１３に戻って再利用されると共に、新しい電解質水溶液が電解質供給部１４から供給されるようにさなれている。

【0012】

なお図示しないが、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】

原水供給部１１は、制御部２０による開閉機構６１～６３の開閉制御により、電解水を生成するときに原水を配管４０～４３を介して電気分解部１２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１２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。

【0014】

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、原水供給部１１の一部として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。

【0015】

電気分解部１２は、陰極２４を有するカソード室２１と、陽極２５を有するアノード室２２と、カソード室２１及びアノード室２２との中間に位置し隔膜２６及び２７によって隔てられた中間室２３とを有する３室型の電解槽である。

【0016】

電解質循環部１３は、電解質水溶液を貯留するタンクである。電解質水溶液が含有する電解質としては特に制限されず、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。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。

【0017】

電解水生成装置１０では、通常時において制御部２０の制御によってポンプ４７が駆動され、電解質循環部１３を供給元として電解質水溶液が必要量だけ電気分解部１２へ供給される。電解質供給部１４は、電解質循環部１３よりも容量の大きいタンクを有しており、未使用の電解質水溶液が貯留されている。

【0018】

すなわち、電気分解部１２は、原水供給部１１から配管４２及び４３を介してカソード室２１及びアノード室２２に原水が供給されると、電気分解を行い、配管４４を介してアルカリ性電解水をアルカリ性電解水排出口１７へ供給する一方、配管４５を介して酸性電解水を酸性電解水排出口１８へ供給する。この結果、アルカリ性電解水排出口１７からはアルカリ性電解水が、酸性電解水排出口１８からは酸性電解水が供給される。なお、アルカリ性電解水又は酸性電解水の一方を使用しない場合には、アルカリ性電解水排出口１７又は酸性電解水排出口１８が廃棄用の配管に接続され、廃棄されてもよい。

【0019】

このとき、電解質循環部１３から配管４８を介して中間室２３に供給された電解質水溶液中の電解質が隔膜２６及び２７を介してカソード室２１及びアノード室２２に供給され、電解質の一部が消費されると共に、配管４６を介して電解質循環部１３へと戻される。

【0020】

電解質循環部１３の上部には、電解質水溶液を排出するための配管５２が接続されており、配管５２を介してオーバーフローした電解質水溶液が排出される。これにより、中間室２３の圧力が高くならないように調整されている。

【0021】

次に、電解質水溶液の供給元の切替について説明する。

【0022】

従来、電解質供給部から電解質循環部に対して電解質水溶液を供給するのが一般的であった。この場合、未使用の電解質水溶液は循環済の電解質水溶液に希釈されてしまい、未使用の電解質水溶液の特性を活かすことが困難であった。また混合した電解質水溶液を一部廃棄することは、未使用の電解質水溶液の一部を廃棄することになってしまっていた。一方、電解質循環部の全量を入替えする場合、入替え直後の電解効率を高くすることができるが、電解質水溶液の入替え直前の電解効率が低下してしまい、トータルでの電解効率が芳しくなかった。

【0023】

これに対して本願発明人は、電解質供給部１４から中間室２３に対して直接的に電解質水溶液を供給することにより、電気分解部１２におけるトータルの電解効率を向上させ得ることを見出した。

【0024】

すなわち、電解質供給部１４は、電解質循環部１３と中間室２３とを繋ぐ配管４８に対して配管５１が接続されており、配管４８を介して中間室２３に電解質水溶液を供給する。ポンプ４９は、配管５１に設けられており、電解質循環部１３から電解質水溶液が供給されるときに使用されるポンプ４７とは別に設けられている。なお配管４８において、配管５１との合流箇所より前段の経路を配管４８Ａ、後段の合流後の経路を配管４８Ｂとする。

【0025】

制御部２０（図示せず）は、ポンプ４７及びポンプ４９を切替えて駆動し、電解質循環部１３又は電解質供給部１４のいずれか一方から電気分解部１２に対して電解質水溶液を供給させる。

【0026】

通常時において、制御部２０は、ポンプ４７を駆動させ、電解質循環部１３から配管４８Ａ，４８Ｂを介して中間室２３へ電解質水溶液を供給する。この結果中間室２３の電解質水溶液は、押し出され、配管４６を介して電解質循環部１３に戻る。このとき、電解質水溶液の全体の容量は殆ど変わらないため、電解質循環部１３における電解質水溶液は殆ど排出されない。

【0027】

一方、未使用電解質投入時において、制御部２０は、ポンプ４９を駆動させ、電解質供給部１４から配管５１、配管４８Ｂを介して中間室２３へ電解質水溶液を供給する。この結果中間室２３の電解質水溶液は押し出され、配管４６を介して電解質循環部１３に戻る。このとき、電解質水溶液の全体の容量が増大するため、電解質循環部１３における電解質水溶液の一部はオーバーフローにより配管５２から排出される。

【0028】

このとき、排出されるのは既に電解質循環部１３又は配管４６内（すなわち中間室２３より後段側）に充填されていた電解質水溶液となり、未使用の電解質水溶液が混合することなく循環済の電解質水溶液が確実に排出される。電解質供給部から１回に供給される未使用の電解質水溶液の量に特に制限はないが、循環済の電解質水溶液を確実に排出するため、中間室２３の容積及び配管４６の容積を加算した加算容積未満、特に加算容積の２／３未満であることが好ましい。

【0029】

制御部２０は、電気分解部１２の稼動時間に応じて定期的にポンプ４７及びポンプ４９を切替えることにより、定期的に未使用の電解質水溶液を中間室２３に投入する。ポンプ４７を駆動させて循環済の電解質水溶液を一定時間、中間室２３に投入した後、ポンプ４７からポンプ４９に駆動を切替え、さらに一定時間、未使用の電解質水溶液を中間室２３に投入しても良い。これにより、電解水生成装置１０は、未使用の電解質水溶液をこまめに中間室２３に投入して循環済の電解質水溶液と入替えを行うことができ、電気分解部１２における電解効率を全体的に向上させることができる。

【0030】

かかる構成に加えて、本発明の電解水生成装置１０は、サイフォン現象を利用して、電解質循環部１３の電解質水溶液の排出が行われる。

【0031】

具体的に、図２に示すように、電解質循環部１３には、サイフォン管７０が接続されている。サイフォン管７０は、配管上部７２と、配管前部７１と、配管後部７３とを有している。

【0032】

配管上部７２は、サイフォン管７０における最も上に位置しており、水平方向に平行な直線部分を構成している。配管前部７１は、その先端である吸上口７１Ａが電解質循環部１３の内部に挿通されており、電解質循環部１３に挿通された部分には水漏れを引き起こさないよう、パッキンやパテなどによるシーリングが施されている。配管後部７３は、配管上部７２から下方向へ向けて延伸しており、その先端が排水口に繋がる配管５２に接続されている。

【0033】

電解質循環部１３には、配管４６を介して中間室２３から使用済みの電解質水溶液が供給される。また配管４８Ａを介して電解質循環部１３の電解質水溶液が吸上げられ、中間室２３へと送られる。このとき、配管４６の供給口が電解質循環部１３の上部に設けられているのに対し、配管４８Ａの吸上口が電解質循環部１３の下部（貯留タンクの容量の１／３以下の位置である吸上ラインＰＬ）に設けられているため、電解質循環部１３の内部において流れが発生し、電解質循環部１３の内部の電解質水溶液の品質を均等化することができる。

【0034】

配管上部７２は、管の径だけ上下方向に幅を有している。ここで、配管上部７２の最上位置における上側位置を上側ラインＦＬ、下側位置を下側ラインＬＬとする。電解質循環部１３に貯留された電解質水溶液の水位が下側ラインＬＬより下だった場合、
配管４６からの電解質水溶液の供給により水位が上昇する。一方、電解質水溶液の水位が下側ラインＬＬより上になった場合、サイフォン管７０の内部において下側ラインＬＬを超えた分の電解質水溶液は、オーバーフローにより配管後部７３及び配管５２を介して排出される。

【0035】

また、図３に示すように、電解質水溶液の水位が上側ラインＦＬより上になった場合、サイフォン現象が発生し、電解質循環部１３内に貯留されている電解質水溶液が配管後部７３及び配管５２を介して一気に排出される。この排出は、吸上口７１Ａの上下方向における位置である排出ラインＳＬまで、電解質水溶液の水位が減少すると、停止する。

【0036】

すなわち、電解質水溶液の水位が下側ラインＬＬより上昇した場合において、サイフォン管７０における電解質水溶液の最大排出速度と、電解質供給部１４から供給される電解質水溶液の供給速度とが、供給速度＜最大排出速度の関係にあると、サイフォン管７０にサイフォン現象が生じず、オーバーフローにより少しずつ電解質水溶液が排出されると共に、下側ラインＬＬ近傍に水位が保たれる。なお最大排出速度は、サイフォン管７０の内径（内径が変化する場合には最小内径）や配管後部７３又は接続された配管５２における最下端の位置（少なくとも吸上口７１Ａより下に位置）などによって決定される。

【0037】

また、電解質水溶液の水位が下側ラインＬＬより上昇した場合において、供給速度＞最大排出速度の関係が成立する場合、サイフォン管７０にサイフォン現象が生じ、電解質水溶液が一気に排出される。一度サイフォン現象が生じると、電解質水溶液の水位は排出ラインＳＬ近傍まで低下する。

【0038】

このとき電解質循環部１３では、吸上ラインＰＬ以下に水位が低下してしまうため、配管４８Ａは電解質水溶液の吸い上げを行うことができない。制御部２０は、ポンプ４９（図１参照）を駆動させることにより、電解質供給部１４の電解質水溶液を中間室２３へ供給する。

【0039】

従って電解水生成装置１０は、サイフォン現象による電解質循環部１３の電解水水溶液が排出された後は、優先的に未使用の電解水水溶液を使用する。そして吸上ラインＰＬまで電解質水溶液が貯留されると、制御部２０は、ポンプ４７（図１参照）を駆動させることにより、電解質水溶液の循環を開始する。

【0040】

なお上述したように、本実施の形態ではポンプ４７とポンプ４９との切替により電解質循環部１３における電解質水溶液の循環と電解質供給部１４からの電解質水溶液の供給を行う。従って電解質供給部１４から供給される電解質水溶液の供給速度とは、瞬間的なものではなく、ポンプ４７，４９の駆動比率に基づく所定時間内における電解質供給部１４から供給される電解質水溶液の供給速度を意味するものである。

【0041】

このように、電解水生成装置１０は、通常時にはサイフォン管７０を用いて電解質循環部１３の電解質水溶液をオーバーフローさせながら電解質水溶液を循環させて使用する。そして電解水生成装置１０は、入替時には中間室２３への電解質水溶液の供給量を増大させる（電解質供給部１４からの電解質水溶液の供給量を増大させる）だけの簡易な処理により、サイフォン現象を利用して電解質循環部１３の電解質水溶液の排出を行うことができる。

【0042】

＜第２の実施の形態＞
次に、第２の実施の形態について図５を用いて説明する。第２の実施の形態の電解水生成装置１０Ｘでは、電気分解部１１２が２室型の電解槽である点と、オーバーフローによる電解質水溶液の排出が成されない点などが上述した第１の実施の形態と相違している。第２の実施の形態では、第１の実施の形態と同一箇所に同一符号を附し、対応する箇所に１００を加算した符号を附し、同一箇所についての説明を省略する。

【0043】

電気分解部１１２は、陰極１２４を有するカソード室１２１と、陽極１２５を有するアノード室１２２と、カソード室１２１及びアノード室１２２との中間に位置する隔膜１２６を有する２室型の電解槽である。

【0044】

電気分解部１１２は、アノード室１２２において生成した酸性電解水を酸性電解水排出口１８から供給する。一方、電解質水溶液はカソード室１２１に対して供給され、カソード室１２１において電気分解された電解質水溶液（アルカリ性電解水）は、配管４６を介して電解質循環部１３に供給される。

【0045】

電解水生成装置１０Ｘでは、切替バルブ１４８を有しており、切替バルブ１４８の開口比率により、電解質循環部１３及び電解質供給部１４から供給される使用済み及び未使用の電解質水溶液の比率が調整される。

【0046】

サイフォン管１７０は、配管上部１７１が直線部分を有さず、最上位置で円弧を描く逆Ｕ字形状を有しており、下側ラインＬＬから上側ラインＦＬまでの容積が小さく形成されている。このため、第１の実施の形態と比較して電解質水溶液の水位が上昇し易い。

【0047】

サイフォン管１７０は、電解質循環部１３における底部に接続されており、サイフォン現象によって電解質循環部１３に貯留された全ての電解質水溶液が排出される。

【0048】

電解水生成装置１０Ｘでは、電解質水溶液の水位が下側ラインＬＬを超えても供給速度＞最大排出速度となるように電解質水溶液が供給されるため、徐々に水位が上昇し続け、上側ラインＦＬを超えてサイフォン現象による電解質水溶液の排出が行われる。

【0049】

またサイフォン管１７０は、配管前部１７２の最下位置において強制排出管１７５に接続されており、強制排出管１７５には開閉バルブ１７６が設けられている。強制排出管１７５は配管５３を介して配管５２に接続されており、開閉バルブ１７６が開状態となると電解質循環部１３に貯留されている電解質水溶液を排出することができる。このため電解水生成装置１０Ｘでは、任意のタイミングで電解質循環部１３に貯留されている電解質水溶液の排出が可能である。

【0050】

また、サイフォン管１７０が電解質循環部１３の底に接続されているため、底に溜りがちな電解質由来の固形物を溜め込むことなく、随時オーバーフローにより排出することができ、電解質循環部１３におけるスケールの固着を抑制することができる。

【0051】

＜第３の実施の形態＞
次に、第３の実施の形態について図６を用いて説明する。第３の実施の形態の電解水生成装置１０Ｙでは、センサ６９を有する点と、２室型の電気分解部を有する点とが第１の実施の形態と相違している。第３の実施の形態では、第１及び第２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。

【0052】

電気分解部１２と酸性電解水排出口１８との間に設けられたセンサ６９は、例えば塩素濃度、酸化還元電位、ｐＨなどの水質を表す水質値を測定するセンサであり、配管４５を通過する酸性電解水の水質値を測定し、測定値を制御部２０Ｘに供給する。

【0053】

制御部２０Ｘは、センサ６９によって測定された水質値に基づき、ポンプ４７及びポンプ４９のそれぞれから電気分解部１２に供給される電解質水溶液の比率を調整する。

【0054】

具体的に、制御部２０Ｘは、電解水質値として例えば塩素濃度値を測定し、水質値が所定の閾値範囲内になるよう電解質水溶液の比率を調整する。制御部２０Ｘは、塩素濃度が循環閾値範囲内である場合には、所定の通常比率（例えば９０：１０）となるよう循環済の電解質水溶液と未使用の電解質水溶液の比率を調整する。

【0055】

また、制御部２０Ｘは、塩素濃度が循環閾値範囲以上である場合には、通常比率よりも未使用の電解質水溶液の比率が減少する減少比率（例えば９５：５）となるよう循環済の電解質水溶液と未使用の電解質水溶液の比率を調整する。

【0056】

この結果、電解質循環部１３における電解質水溶液の水位は少しずつ上昇し、オーバーフローによる電解質水溶液の排出が行われる。

【0057】

一方、制御部２０Ｘは、塩素濃度が循環閾値範囲未満である場合には、通常比率よりも未使用の電解質水溶液の比率が増大する増大比率（例えば６０：４０）となるよう循環済の電解質水溶液と未使用の電解質水溶液の比率を調整する。

【0058】

この結果、電解質循環部１３における電解質水溶液の水位は急上昇し、サイフォン現象による電解質水溶液の排出が行われる。

【0059】

さらに電解水生成装置１０Ｙでは、電解質循環部１３に対し、原水供給部１１から延びる配管６８が接続されている。

【0060】

制御部２０Ｙは、サイフォン現象による電解質水溶液の排出が開始されたことを認識すると、電解水の生成を休止し、バルブ６７を開状態に遷移させて原水を電解質循環部１３に供給する。例えば制御部２０Ｙは、上側ラインＦＬを超えるだけ原水を供給すると、バルブ６７を閉状態に遷移させて原水の供給を停止する。この結果電解質循環部１３に供給された原水はサイフォン現象により全て排出される。

【0061】

また電解水生成装置１０Ｙでは、原水を供給することによりサイフォン現象を生じさせることもできる。具体的に、制御部２０Ｙは、センサ６９によって測定されて水質値に基づき、電解質水溶液の排出を開始する。制御部２０Ｙは，電気分解部１２による電気分解を停止し、バルブ６７を開状態に遷移させて電解質循環部１３に対して原水を供給する。

【0062】

この結果、電解質循環部１３における電解質水溶液の水位は急上昇し、サイフォン現象による電解質水溶液の排出が行われる。

【0063】

このように、電解水生成装置１０Ｙでは、生成された電解水の水質に応じて循環済の電解質水溶液と未使用の電解質水溶液の比率を調整するため、電解水の水質を安定化することができる。また電解水生成装置１０Ｙでは、電解質循環部１３を原水によって洗浄できるため、塩の付着を低減でき、長時間に亘って電解水の水質を安定化することができる。

【0064】

＜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。

【0065】

以上の構成において、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を少なくとも有する２室型又は３室型の電気分解部（電気分解部１２）と、
アノード室及びカソード室のうち、少なくとも一方である原水供給室に対して原水を供給する原水供給部（原水供給部１１）と、
電解質が供給される電解質供給室（中間室２３）に対して電解質が溶解した電解質水溶液を供給する供給経路（配管４８Ｂ）に対して前記電解質水溶液を供給すると共に前記電解質供給室から排出される電解質水溶液が戻る電解質循環部（電解質循環部１３）とを備え、
前記電解質循環部には、
サイフォン現象によって前記電解質循環部の内部の電解質水溶液を排出可能なサイフォン式排出管（サイフォン管７０）が接続されていることを特徴とする。

【0066】

これにより本発明の電解水生成装置では、サイフォン現象を利用して電解質水溶液を排出することができる。サイフォン現象では底又は底近傍の電解質水溶液を優先的に排出することが可能であるため、上部から供給される未使用の電解質水溶液を極力残すことが可能である。

【0067】

本発明の電解水生成装置において前記サイフォン式排出管は、
前記電解質循環部における循環部底から前記サイフォン式排出管の最高位置である上端ライン（上側ラインＦＬ）までの１／３未満である底近傍又は底に第１端部（吸上口７１Ａ）を配置させ、
前記上端ラインは、
前記循環部底から前記電解質循環部の高さまでの３／４より高い位置に設定されている
ことを特徴とする。

【0068】

これにより、電解水生成装置は、電解質循環部に貯留されている電解質水溶液の大部分をサイフォン現象によって排出することができる。

【0069】

本発明の電解水生成装置では、前記電解質循環部と前記電解質供給室との間で電解質水溶液が循環する循環ラインに対して電解質水溶液を供給する電解質供給部（電解質供給部１４）とを備えることを特徴とする。なお、循環ラインとは、電解質循環部（電解質循環部１３）と電解質供給室（電解質供給部１４）とこれらを繋ぐ配管（配管４６，４８）からなる循環経路をいう。この循環経路のいずれか（すなわち電解質循環部、電解質供給室及び配管）に対して電解質供給部から未使用の電解質水溶液が供給されれば良い。

【0070】

これにより、電解水生成装置では、循環ラインに対して随時未使用の電解質水溶液を供給できるため、電解質水溶液の繰返し使用による電解効率の低下を抑制することができる。

【0071】

本発明の電解水生成装置では、前記排出循環経路から供給される電解質水溶液によってサイフォン現象が生じるように、前記排出循環経路から供給される電解質水溶液の供給量と前記サイフォン式排出管の排出量とが調整されていることを特徴とする。

【0072】

これにより、電解水生成装置では、電解質供給部を介して供給される未使用の電解質水溶液と電解質循環部における再利用される電解質水溶液との比率調整によって、サイフォン現象が生じるタイミングを調整することができる。

【0073】

本発明の電解水生成装置は、前記電解質循環部に対して原水が供給される循環原水経路を有し、
前記電解質循環部に対し前記排出循環経路から電解質水溶液が供給されるときにはサイフォン現象が生じず、
前記電解質循環部に対し循環原水経路を介して原水が供給される場合には、サイフォン現象が生じるように、前記電解質水溶液の供給量と前記原水の供給量と前記サイフォン式排出管の排出量とが調整されていることを特徴とする。

【0074】

これにより電解水生成装置は、原水を供給することによってサイフォン現象を生じさせることができるため、サイフォン現象のために電解質水溶液を供給せずに済み、電解質水溶液を節約することができる。

【0075】

本発明の電解水生成装置において前記電解質循環部には、
前記電解質水溶液を手動又は自動で排出可能な排出バルブが設けられていることを特徴とする。

【0076】

これにより電解水生成装置は、例えば点検時など、任意のタイミングで自由に電解質水溶液に排出を行うことができる。

【0077】

本発明の電解水生成装置において電解質供給部は、
前記供給経路に対して前記電解質水溶液を供給することを特徴とする。

【0078】

これにより電解水生成装置は、電解質供給室に対して直接的に新しい電解質水溶液を供給できるため、電気分解部における電解効率を向上させることができる。

【0079】

本発明の電解水生成装置において電解質供給部は、
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ことを特徴とする。

【0080】

これにより電解水生成装置は、電解質循環部の内部に直接的に電解質水溶液を供給できるため、サイフォン現象を生じさせるためには単純に電解質水溶液を供給すれば良い。このとき、サイフォン排出管の第１端部が底近傍に配置されていることにより、電解質循環部の上部（電解質循環部の底から高さまでの３／４）より高い位置に新しい電解質水溶液を供給することが望ましい。これにより、サイフォン現象及びオーバーフローによって底部から優先的に排出されるため、予め貯留されて電解質水溶液が優先的に排出されることになり、電解質供給部から供給される新しい電解質水溶液を極力残すことができる。

【0081】

この場合、第１の実施の形態のように電解質循環部の底ではなく底近傍（すなわち底から所定の距離だけ離隔した位置）にサイフォン排出管の第１端部が配置されることが好ましい。サイフォン現象によって一部の電解質水溶液が貯留されたままとなるため、新しい電解質水溶液が排出されずに残すことができるためである。

【0082】

＜他の実施の形態＞
上述実施形態では、生成した電解水をそのまま排出するようにしたが、本発明はこれに限らず、電気分解部の後段に微細気泡を含有させる微細気泡生成部を設け、電解水に微細気泡を含有させるようにしても良い。微細気泡生成部を設ける構成は、例えば特許文献２（特願２０１６－２２９５１９号）などに記載されている。微細気泡生成部としては特に限定されず、圧力開放方式、高速旋回方式、ベンチュリー方式など公知の手法を用いることができる。もちろん、複数の方式を組み合わせても良い。

【0083】

上述実施形態では、電解質供給部１４に電解質水溶液が貯留されているが、電解質供給部において電解質水溶液を調製しても良い。例えば電解質供給部に攪拌機構を有し、水と電解質とを混合することにより電解質水溶液が調製される。

【0084】

上述実施形態では、電解質循環部１３において電解質水溶液をオーバーフローさせるようにしたが、本発明はこれに限られない。例えば、配管４６と電解質循環部１３との間に分岐路（排出路）を設けて電解質水溶液を排出するようにしても良い。この場合であっても、循環使用した電解質水溶液を優先的に廃棄できるといった上述の実施形態と同様の効果を得ることができる。循環済の電解質水溶液の排出経路は、中間室２３よりも後段（すなわち配管４６上又はそれ以降）に設けることにより、未使用の電解質水溶液との混合希釈を確実に避けることができ、好ましい。

【0085】

上述実施形態では、電圧のデューティ比によってポンプ４７及び４９の圧力比率を調整するようにしたが、本発明はこれに限られない。例えば、出力の相違するポンプをポンプ４７及び４９として使用したり、電圧を変化させたりすることによって圧力比率の調整を行っても良い。また、通常時にはポンプ４７にのみ電圧をかけてポンプ４７のみを稼動させ、所定時間間隔で所定の稼動時間だけポンプ４７及び４９の両方を稼動させることも可能である。

【0086】

上述実施形態では、センサ６９が電気分解部１２と酸性電解水排出口１８との間に設けられたが、本発明はこれに限られない。例えば、電気分解部１２と電解質循環部１３との間（配管４６上）、電気分解部１２とアルカリ性電解水排出口１７（配管４４上）に設けるようにしても良い。また、測定する水質を表す水質値としては塩素濃度、酸化還元電位、ｐＨに限らず、塩分濃度、電流値、水温などを測定しても良い。

【0087】

上述実施形態では、水質値が循環閾値範囲内に入るようにポンプ４７及びポンプ４９のそれぞれから電気分解部１２に供給される電解質水溶液の比率を調整したが、本発明はこれに限られない。例えば、所定の閾値以上か否かによって比率を調整しても良い。また、水質値に応じた比率を予め定めておき、定められた比率になるように調整することもできる。

【0088】

上述実施形態では、中間室２３と電解質循環部１３とを繋ぐ配管４８に対して電解質供給部１４から未使用の電解質水溶液を供給するようにしたが、本発明はこれに限られない。例えば図７に示すように、電解質循環部１３に対して未使用の電解質水溶液を供給したり、電解質循環部１３と中間室２３とを繋ぐ配管４６に対して未使用の電解質水溶液を供給しても良い。また、電解質供給部１４は必ずしも必要ではなく、例えばサイフォン管から電解質水溶液が排出された後に電解質循環部１３に対して手動で未使用の電解質水溶液を供給するようにしても良い。

【0089】

さらに、上述の実施の形態においては、電気分解部としての電気分解部１２と、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電解質循環部１３と、電解質供給部としての電解質供給部１４と、サイフォン排出管としてのサイフォン管７０とによって電解水生成装置１０を構成したが、本発明はこれに限らず、その他種々の構成による電気分解部と、原水供給部と、電解質循環部と、電解質供給部と、サイフォン管７０によって本発明の電解水生成装置を構成しても良い。

【産業上の利用可能性】

【0090】

本発明は、例えば酸性電解水及びアルカリ性電解水を生成する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】

【0091】

１０、１０Ｘ，１０Ｙ ：電解水生成装置
１１ ：原水供給部
１２、１１２ ：電気分解部
１３ ：電解質循環部
１４ ：電解質供給部
１７ ：アルカリ性電解水排出口
１８ ：酸性電解水排出口
２０、２０Ｘ、２０Ｙ ：制御部
２１、１２１ ：カソード室
２２、１２２ ：アノード室
２３ ：中間室
２４ ：陰極
２５ ：陽極
２６ ：隔膜
４０～４６、４８、４８Ａ、４８Ｂ、５１～５３、６８ ：配管
４７、４９ ：ポンプ
６１～６３ ：開閉機構
７０ ：サイフォン管
７１ ：配管前部
７１Ａ ：吸上口
７２ ：配管上部
７３ ：配管後部
１４８ ：切替バルブ
１７０ ：サイフォン管
１７１ ：配管上部
１７２ ：配管前部
１７５ ：強制排出管
１７６ ：開閉バルブ
ＦＬ ：上側ライン
ＬＬ ：下側ライン
ＰＬ ：吸上ライン
ＳＬ ：排出ライン

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】