JP2018143996A - 電解水生成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】塩素ガスを含む空気の排出を抑制し、信頼性の向上した電解水生成装置を提供する。
【解決手段】実施形態によれば、電解水生成装置は、水を貯溜する貯水容器２４と、貯水容器内に設けられた一対の電極４０ａ、４０ｂと、貯水容器に給水および前記貯水容器から排水する給排水機構と、電極で生じたガスの溶解を促進する溶解機構８０、７１と、を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、電解水生成装置に関する。

近年、水を電解して様々な機能を付与した電解水が知られている。例えば、殺菌除臭の機能を有する電解水として次亜塩素酸水を生成し、あるいは、飲料や洗浄防錆の機能を有する電解水としてアルカリイオン水を生成する電解水生成装置が提案されている。このような電解水生成装置は、１対の電極を１つの部屋に備えた１室型電解セル、１対の電極の間に１つの隔膜を設けて陽極室と陰極室に区切られた２室型電解セル、あるいは、１対の電極の間に２つの隔膜を設け、陽極室と陰極室の間に２つの隔膜で区切られた電解液室を備えた３室型電解セルなどを用いている。電解水生成装置は、電解液中あるいは水中の電解質を電解して得た電解生成物により、様々な機能を付与した電解水を生成している。

電解質としては、水に含まれるイオン成分以外にも故意に添加した塩化物、酸化物、アルカリ塩、炭酸塩、有機酸などがある。例えば、３室型電解セルでは、電解液を中央の電解液室だけに供給し、陽極生成物および陰極生成物を電解質から分離した形態で、陽極室および陰極室から排出する。

これらの電解水生成装置では、電解セルに水や電解液を流水しながら電解する流水式が一般的である。しかしながら、流水式では、給水設備の水圧変動や経時的な配管コンダクタンス変動など様々な要因で流量など電解に係る条件が変動しやすい。このため、流量計や水圧流量の調整機構が必要となり、複雑で高価な配管系となる問題や、環境変動、経時変動による装置の頻繁な異常停止や、水質が変動する問題ある。

これを解決する手段として、所定容量の電解セルに水や電解液を１回ごとに給水して電解するバッチ式（静水式）の電解水生成装置が提案されている。バッチ式では、水圧などが変動しても給排水に係る時間が多少変動するだけで水量が安定する。また、流量を管理する配管系も不要である。電解量も電極に通電する時間を調整すればよいため、電源も簡易的なものを使うことができる。このように、バッチ式では量産コストを低減し、かつ水質の安定した停止しにくい装置を実現することができる。
しかしながら、バッチ式の電解水生成装置では、電解セルに水や電解液を給水あるいは排水するための時間、すなわち、電解以外の時間が必要となり、流水式に比べて生成量が小さくなり、電解水を大量に消費する用途には不向きとなる。そのため、バッチ式の電解水生成装置は、少量用途、あるいはタンクに長時間かけて貯水するような用途で使われている。

特許第３２９２９３０号公報 特許第３５００１７３号公報

上述したバッチ式の電解水生成装置において、生成量を増加するためには、迅速に電解セルに水を供給し、生成した電解水を移送する必要がある。しかしながら、静水した状態で電解した場合、電解セル内に生じた塩素ガスが溶解しきらずに電解セル空間に滞留する。そのため、電解セルへの給水や電解水の出し入れにより電解セル内の空間体積が変化すると、塩素ガスを含んだ空気が排水配管から外部に排出される可能性がある。
本発明の実施形態の解題は、塩素ガスを含んだ空気の排出を抑制し、信頼性の向上した電解水生成装置を提供することにある。

実施形態によれば、電解水生成装置は、水を貯溜する貯水容器と、前記貯水容器内に設けられた一対の電極と、前記貯水容器に給水および前記貯水容器から排水する給排水機構と、前記貯水容器への給水および排水に応じて伸縮することにより、前記貯水容器内の空気を一定量に維持する伸縮容器と、を備えている。

図１は、第１の実施形態に係る電解水生成装置の外観を示す斜視図。 図２は、前記電解水生成装置の断面図。 図３は、電解開始時に、貯水容器および電極ユニットに給水する状態を示す前記電解水生成装置の断面図。 図４は、電解後、電解水および電解液を排水する状態を示す前記電解水生成装置の断面図。 図５は、第２の実施形態に係る電解水生成装置の断面図。 図６は、第１変形例に係る溶解機構（液溜め容器）を示す断面図。 図７は、第２変形例に係る溶解機構（液溜め容器）を示す断面図。

以下に、図面を参照しながら、種々の実施形態について説明する。なお、実施形態を通して共通の構成には同一の符号を付すものとし、重複する説明は省略する。また、各図は実施形態とその理解を促すための模式図であり、その形状や寸法、比などは実際の装置と異なる個所があるが、これらは以下の説明と公知の技術を参酌して適宜、設計変更することができる。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る電解水生成装置の外観を示す斜視図、図２は、電解水生成装置の断面図である。図１に示すように、本実施形態において、電解水生成装置１０は、例えば、１Ｌの水を給水する毎に電解水（次亜塩素酸水）を生成して排水する所謂、バッチ式の電解水生成装置として構成されている。電解水生成装置１０は、ほぼ矩形箱状の装置本体１２を備えている。装置本体１２の近傍に、電解液、例えば、塩水を収容した塩水タンク１６を設置してもよい。装置本体１２の側壁に、コントローラに接続された操作パネル１８が設けられている。装置本体１２には、後述する電極ユニット２０が脱着自在に装着されている。

図２に示すように、装置本体１２は、例えば、矩形ブロック形状の基台２２と、基台２２上に配置あるいは固定された矩形箱状の貯水容器２４と、これら基台２２および貯水容器２４を覆う外カバー（筐体）２７と、を備えている。基台２２は、内部に複数の配管が形成されたマニホールドブロック２６により構成されている。マニホールドブロック２６および貯水容器２４は、次亜塩素酸水に触れても大丈夫なように、例えば、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）などの耐蝕性に優れた材料で形成されている。また、外カバー２７は、金属あるいは合成樹脂で形成されている。

マニホールドブロック２６は、平坦な上面（設置面）２６ａを有している。貯水容器２４は、マニホールドブロック２６の上面２６ａに固定されている。これにより、上面２６ａの一部は、貯水容器２４の底面を構成している。貯水容器２４は、角筒形状の側壁２２ａと、側壁２２ａの上端を閉塞しマニホールドブロック２６の上面２６ａと平行に対向する天井壁２２ｂと、を有している。側壁２２ａの下端縁が上面２６ａに固定されている。貯水容器２４の側壁２２ａ、天井壁２２ｂ、およびマニホールドブロック２６の上面２６ａにより、所定量の水（例えば、１Ｌ）を貯溜する貯水空間を構成している。この貯水空間は、後述するように、陽極室としても機能する。

天井壁２２ｂのほぼ中央部に、吸気孔３０が貫通形成され、天井壁２２ｂの外面および内面に開口している。吸気孔３０を開閉するための吸気弁３２が天井壁２２ｂに設けられている。吸気弁３２は、例えば、１方向弁であり、貯水容器２４内に外気を吸気する際のみ開いて吸気孔３０を開放し、逆方向、すなわち、貯水容器２４内から装置外に排気する方向の通気を規制する。

貯水容器２４内に電極ユニット（電解セル）２０が配置されている。電極ユニット２０は、円筒状あるいは角筒状の筐体３６を有している。筐体３６は、例えば、ポリ塩化ビニルやポリプロピレンやポリエチレンなどの耐酸性、耐アルカリ性に優れた合成樹脂により形成されている。筐体３６内に隔膜３７が設けられ、この隔膜３７により、筐体３６内は撹拌室（陽極室）３８ａと陰極室（電解液室）３８ｂとに仕切られている。隔膜３７は、イオンを透過可能な隔膜、例えば、イオン交換膜や多孔質隔膜を用いることができる。
撹拌室３８ａ内に板状の陽極４０ａが配置され、隔膜３７に対向している。陰極室３８ｂ内に板状の陰極４０ｂが配置され、隔膜３７および陽極４０ａに対向している。筐体３６において、撹拌室３８ａを規定する側壁には多数の透孔が形成されている。これにより、撹拌室３８ａは、多数の透孔を介して、貯水容器２４内に連通している。貯水容器２４内の空間および撹拌室３８ａは、陽極室として機能することができる。また、筐体３６の上部にベント孔４４が設けられている。陰極室３８ｂは、ベント孔４４を介して、貯水容器２４内に連通している。陰極４０ｂにより生じた水素ガスを、ベント孔４４を通して陽極室に逃がす構成としている。筐体３６の底部に、給排水口４６が設けられている。給排水口４６は、陰極室３８ｂに連通している。

このように構成された電極ユニット２０は、例えば、貯水容器２４の天井壁２２ｂに形成された開口４８を通して貯水容器２４内に配置される。電極ユニット２０の給排水口４６は、マニホールドブロック２６の上面２６ａに設けられた給水口５０に係合する。電極ユニット２０の上端部は、天井壁２２ｂの開口４８に係合し、電極ユニット２０の上端面は天井壁２２ｂの上面とほぼ面一に並んでいる。
電極ユニット２０は、開口４８を通して、貯水容器２４から引き抜くことが可能である。なお、電極ユニット２０は、脱着式に限定されるものではなく、装置本体１２内に固定的に配置されてもよい。

電解水生成装置１０は、塩素ガスの溶解を促進するための溶解機構を備えている。本実施形態では、溶解機構として、塩素ガスを含む気泡を水の中に発生させて塩素ガスを溶かす、つまり、水との反応を促進する気泡発生機構７１を用いている。気泡発生機構７１は、送気管７２、多孔質体７４、送気ポンプＰ１を備えている。送気管７２は、吸気側端７２ａおよび排気側端７２ｂを有している。吸気側端７２ａは、天井壁２２ｂを貫通して貯水容器２４の上部空間に開口している。排気側端７２ｂは、天井壁２２ｂを貫通して貯水容器２４の底部まで延出している。多孔質体（例えば、スポンジ）７４は、送気管７２の排気側端７２ｂに接続され、マニホールドブロック２６の上面（貯水容器２４の底面）２６ａの近傍に位置している。多孔質体７４は、例えば、矩形状に形成され、上面２６ａとほぼ平行に対向している。送気ポンプＰ１は、天井壁２２ｂ上に設けられ、送気管７２の中途部に接続されている。

上記気泡発生機構７１では、送気ポンプＰ１を駆動することにより、送気管７２の吸気側端７２ａから貯水容器２４の上部空間内の空気を吸気し、送気管７２の排気側端７２ｂから貯水容器２４内の水に排気する。この際、多孔質体７４を通して空気を排気する。多孔質体７４を通る空気は気泡となり、貯水容器２４内の水を上昇して上部空間に至る。このような塩素ガスを含んだ細かい気泡を水に流すことにより、気泡に含まれる塩素ガスと水との接触面積を拡大し、塩素ガスの溶解を促進する。これにより、塩素ガスを比較的短時間で水に溶かし消失させることができる。また、貯水容器２４の底側から上部に向かって多数の気泡が上昇することにより、貯水容器２４内の水に対流が生じ、水が撹拌される。このように水を撹拌することにより、塩素ガスの溶解を促進するとともに、生成した次亜塩素酸の濃度ムラを無くすことができる。
なお、多孔質体７４がなくても、排気側端７２ｂから排気された空気は気泡となって水内を上昇するため、溶解を促進することができるが、多孔質体７４を通すことにより、より細かい気泡を形成して塩素ガスと水との接触面積を大きくすることができる。これにより、塩素ガスの溶解を一層促進することが可能となる。

図２に示すように、電解水生成装置１０は、貯水容器２４内に給水および貯水容器２４から排水する給排水機構１００を備えている。この給排水機構１００は、電極ユニット２０の電解室（ここでは、陰極室３８ｂ）に電解液、例えば、塩水を給水し、および電解室から塩水を排水する電解液給排水機構を含んでいる。給排水機構１００は、以下のように構成されている。

貯水容器２４内に給水管５２およびオーバーフロー管（排出管）５４が設けられている。給水管５２は、マニホールドブロック２６の上面２６ａに形成された給水口に接続され、マニホールドブロック２６から天井壁２２ｂの近傍まで、ほぼ垂直に延出している。給水管５２の上端は、天井壁２２ｂの近傍に位置し、給水口を構成している。オーバーフロー管５４は、マニホールドブロック２６の上面２６ａに形成された排水口に接続され、マニホールドブロック２６から天井壁２２ｂの近傍まで、ほぼ垂直に延出している。オーバーフロー管５４の上端は、天井壁２２ｂの近傍で、かつ、給水管５２の上端よりも僅かに低い位置に位置している。オーバーフロー管５４は、給水管５２への逆流を防ぐとともに、貯水容器（陽極室）２４内の水面上限を規定している。貯水容器２４内に所定量を越える水が給水された場合、越えた分の水は、オーバーフロー管５４から排水される。

マニホールドブロック２６の上面２６ａに、生成された電解水を排水するための排水孔５６が設けられている。マニホールドブロック２６内には、給水配管６０、排水配管（排出配管）６２、移送配管６４、電解液配管６６が形成され、更に、複数の弁が設けられている。貯水容器２４の外側で、マニホールドブロック２６の上面２６ａに、弁を駆動する図示しないソレノイドや送液ポンプＰ、並びに、弁およびポンプを制御するコントローラ６８が設けられている（図では簡略化のためマニホールドブロック２６内の領域にこれらを図示している）。

給水配管６０の一端は給水管５２に接続され、他端（外側端）は、配管を介して給水設備に接続されている。給水配管６０には、給水、停止を切換えるための給水弁７０ａが設けられている。排出配管６２の一端はオーバーフロー管５４に接続され、他端（外側端）は、排水チューブ（排出配管）６３を介して、図示しない排水設備に接続されている。

排水チューブ６３の端部に、溶解機構として機能する液溜め容器（液溜め部）８０が接続されている。液溜め容器８０は、例えば、矩形箱状に形成されている。排水チューブ６３は、液溜め容器８０内に延出し、液溜め容器８０の底面の近傍に開口している。液溜め容器８０の側壁上部に、排出管８１が接続されている。この排出管８１は、配管を介して、図示しない排水設備に接続される。

液溜め容器８０には、貯水容器２４への給水時、あるいは、陰極室３８ｂからの排水時に、オーバーフロー管５４および排出配管６２、あるいは電解液配管６６より、排水チューブ６３を介して水が送られる。これにより、液溜め容器８０内には、常時、所定量の水がたまった状態となり、所定量を越える水は、排出管８１から排出設備に送られる。排水時等に、貯水容器２４内の空気がオーバーフロー管５４および排水チューブ６３を通して液溜め容器８０に送られる。この空気は、排水チューブ６３の排水口から液溜め容器８０内の水に排気され、気泡となって水内を上昇する。そのため、上記空気が塩素ガスを含んでいる場合でも、気泡として水中に排気することにより、塩素ガスの溶融が促進され、水中に溶けて消失する。また、水が溜められた液溜め容器８０は、排水設備から逆流するにおいや虫の防壁の役割を果たすこともできる。
なお、液溜め容器８０の大きさ（貯水量）、構造は、図示の例に限らず、種々選択可能である。

移送配管６４の一端は排水孔５６に接続され、他端（外側端）は、配管を介して適当な容器、例えば、生成水タンクに接続されている。移送配管６４には、電解水の移送を調整する移送弁７０ｃが設けられている。電解液配管６６の一端は、マニホールドブロック２６の上面２６ａに設けられた給水口５０に連通し、他端（外側端）は、配管を介して電解液タンク、ここでは、塩水タンク１６に接続されている。電解液配管６６は、途中で上述した塩水タンク１６に向かう配管とは分岐して排出配管６２へ接続された配管を含み、それぞれに配管の開閉を制御する給水弁７０ｄと排水弁７０ｅが設けられている。分岐部と給水口５０との中間には、送水方向を変えられる送液ポンプＰが接続されている。

給水弁７０ａ、移送弁７０ｃ、給水弁７０ｄ、排水弁７０ｅは、それぞれ、例えば、電磁弁で構成され、コントローラ６８により、開閉が制御される。送液ポンプＰは、送液方向を切換え可能であり、コントローラ６８は、送液ポンプＰの運転、停止、送液方向切換えを制御する。コントローラ６８は、電極ユニット２０の陽極４０ａおよび陰極４０ｂに所定の電解電圧を印加する電源６９を含んでいる。なお、気泡発生機構７１の送気ポンプＰ１は、コントローラ６８により動作が制御される。

次に、上記のように構成された電解水生成装置１０の電解水生成動作について説明する。
図２、図３、図４は、電解水生成装置１０における一例の生成動作を順に示している。電解開始前の電解水生成装置の状態において、貯水容器２４には水が無く、また、電極ユニット２０の陰極室３８ｂにも電解液（例えば、塩水）が無い状態としている。

図３に示すように、電解水生成を開始する際、まず、給水弁７０ｄを開いた状態で、送液ポンプＰを給水側に駆動し、塩水タンク１６から電解液配管６６、給水口５０、給排水口４６を介して陰極室３８ｂに塩水を給水する。陰極４０ｂが塩水に埋まるまで、塩水を所定量給水した後、送液ポンプＰを停止するとともに、給水弁７０ｄを閉じる。なお、塩水の給水量は、送液ポンプＰの動作時間で制御してもよいし、あるいは、電極ユニット２０内に液量センサを設け、この液量センサの検知に応じて制御するようにしてもよい。

次いで、貯水容器２４、すなわち、陽極室に被電解水としての水を給水する。給水は、給水弁７０ａを開き、給水設備の水圧により給水配管６０および給水管５２を通して貯水容器２４内に所定量を流し落としている。すなわち、給水管５２上端の給水口から貯水容器２４内に給水する。このとき、貯水容器２４に、例えば、１Ｌの水を給水する設定としているが、貯水容器２４内の空気は、この水に押し出される形で、オーバーフロー管５４、排出配管６２、排水チューブ６３、液溜め容器８０を通して排水設備へ排出される。前回の電解動作により、貯水容器２４内に塩素ガスを含む空気が残っていた場合でも、この空気を液溜め容器８０を通すことにより、塩素ガスは気泡となって容器内の水に溶解する。同時に、余剰の水は、オーバーフロー管５４、排出配管６２、排水チューブ６３、液溜め容器８０を通して排水設備へ排水される。

所定量、例えば、１Ｌ、給水した時点で、給水弁７０ａを閉じ、給水を停止する。なお、水の給水量は、給水弁７０ａの開放時間で制御してもよいし、あるいは、貯水容器２４内に液量センサを設け、この液量センサの検知に応じて制御するようにしてもよい。

電解液および被電解水の給水が終了した後、図２に示すように、コントローラ６８から陽極４０ａおよび陰極４０ｂに電解電圧を印加し、電解を開始する。陽極４０ａにプラス、陰極４０ｂにマイナスの電位を供給し、所定の電流で所定の時間だけ電解する。これにより、貯水容器（陽極室）２４の１Ｌの水を２０〜１００ｐｐｍ程度の次亜塩素酸水に変える。この際、陽極４０ａでは隔膜３７を介して移動してきた塩素イオンから塩素ガスを生成し、撹拌室３８ａおよび貯水容器２４内の水と反応させて次亜塩素酸と塩酸を生成する。しかしながら、静水状態の水に塩素ガスを反応させた場合、塩素ガスの一部は水と反応せずに気泡のまま水面まで浮き上がり、貯水容器２４内の上部の空気に放出される。

本実施形態では、電解動作中、送気ポンプＰ１を駆動することにより、送気管７２の吸気側端７２ａから貯水容器２４の上部空間内の空気を吸気し、送気管７２の排気側端７２ｂから貯水容器２４内の水に排気する。この際、多孔質体７４を通して空気を排気する。多孔質体７４を通る空気は気泡となり、貯水容器２４内の水を上昇して上部空間に至る。このような塩素ガスを含んだ気泡を水に流すことにより、塩素ガスの溶解を促進し、比較的短時間で水に溶け消失させる。また、貯水容器２４の底側から上部に向かって多数の気泡が上昇することにより、貯水容器２４内の水に対流が生じ、水が撹拌される。このように水を撹拌することにより、塩素ガスの溶解を促進することができる。これにより、貯水容器２４の上部空間に残る塩素ガスが大幅に低減する。

電解が終了した後、陽極４０ａおよび陰極４０ｂへの通電を停止するとともに、送気ポンプＰ１を停止する。次いで、図４に示すように、貯水容器２４に生成された次亜塩素酸水を生成水タンクに移送する。すなわち、移送弁７０ｃを開放し、貯水容器２４内の次亜塩素酸水を、排水孔５６から移送配管６４を通して生成水タンクへ移送する。次亜塩素酸水の移送により貯水容器２４内の次亜塩素酸水が無くなって行くと、貯水容器２４内が減圧され、これに伴い、吸気弁３２が開き、吸気孔３０を通して外気が貯水容器２４内に吸気される。１Ｌの次亜塩素酸水が全て移送され貯水容器２４が空になると、同じく１Ｌ相当の外気が吸気孔３０から貯水容器２４内に送られる。

次亜塩素酸水の移送が終了した後、移送弁７０ｃを閉じる。排水弁７０ｅを開放した状態で、送液ポンプＰを排水側に駆動する。電極ユニット２０の陰極室３８ｂ内の塩水を、送液ポンプＰにより、給排水口４６から給水口５０、電解液配管６６、分岐配管、排出配管６２、液溜め容器８０を通して排水設備に排水する。排水後、排水弁７０ｅを閉じ、送液ポンプＰを停止する。
以上により、次亜塩素酸水の生成動作が終了する。なお、陰極室３８ｂへの電解液の給水、排水動作は毎回行う必要はない。被電解水の給水、電解、次亜塩素酸水の移送のサイクルを複数回繰り返し、塩水が消費したタイミングで、塩水の排水および給水を行えばよい。

以上のように構成された電解水生成装置１０によれば、溶解機構として機能する液溜め容器８０および気泡発生機構７１を設け、発生した塩素ガスを含む空気を気泡として水中に流すことにより、塩素ガスの溶解を促進し、比較的短時間で水に溶解して消失させる構成としている。そのため、塩素ガスが排出設備あるいは外部に排出されることを抑制することができ、信頼性の向上した電解水生成装置を得ることができる。

なお、気泡発生機構７１の構成は、上述した実施形態に限定されることなく、種々変更可能である。例えば、送気管は、貯水容器２４の天井壁２２ｂから貯水容器内に延出する構成としているが、これに限らず、貯水容器２４の側壁２２ａから貯水容器内に延出、あるいは、マニホールドブロック２６から貯水容器内に延出するようにしてもよい。また、送気ポンプＰ１は、天井壁２２ｂ上に限らず、マニホールドブロック２６上に設けてもよい。また、液溜め部は、上述した矩形箱状の液溜め容器８０に限らず、排出配管の一部をＵ字形に折り曲げたＵ字管で構成してもよい。

次に、他の実施形態あるいは変形例に係る電解水生成装置について説明する。以下に説明する他の実施形態および変形例において、前述した第１の実施形態と同一の部分には、同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略あるいは簡略化し、第１の実施形態と異なる部分を中心に詳しく説明する。

（第２の実施形態）
図５は、第２の実施形態に係る電解水生成装置を示す断面図である。
第２の実施形態によれば、電解水生成装置１０は、塩素ガスの溶解を促進する溶解機構として、気泡発生機構に代えて、噴射機構７５を備えている。噴射機構７５は、送水管７６、送水ポンプＰ２、噴射ノズル７８を備えている。送水管７６は、吸水側端７６ａおよび排水側端７６ｂを有している。吸水側端７６ａは、天井壁２２ｂを貫通して貯水容器２４の底部まで延出している。排水側端７６ｂは、天井壁２２ｂを貫通して貯水容器２４の上部空間に開口している。噴射ノズル７８は、貯水容器２４の上部空間に配置され、送水管７６の排水側端７６ｂに接続されている。噴射ノズル７８は、貯水容器２４内に給水された水の水面に隙間を置いて対向する。送水ポンプＰ２は、天井壁２２ｂ上に設けられ、送水管７６の中途部に接続されている。

上記噴射機構７５では、送水ポンプＰ２を駆動することにより、送水管７６の吸水側端７６ａから貯水容器２４内の水を吸水し、送水管７６の排水側端７６ｂから噴射ノズル７８に給水する。これにより、噴射ノズル７８から水面に向けて水を噴射する。この際、水は、噴射ノズル７８により、細かい粒子状となって噴射される。

電解時、陽極４０ａで生成された塩素ガスは、貯水容器２４内の水に放出され、水と反応して溶解し次塩素酸水を生成する。しかしながら、静水状態の水に塩素ガスを反応させた場合、塩素ガスの一部は水と反応せずに気泡のまま水面まで浮き上がり、貯水容器２４内の上部の空気に放出される。そこで、上記のように、噴射ノズル７８から細かい粒子状の水を噴射し、上部空間に放出された塩素ガスに降り掛ける。これにより、塩素ガスと水とを積極的に反応させ、塩素ガスの溶解を促進する。電解動作中、噴射ノズル７８から水を噴射することにより、上部空間に残る塩素ガスを大幅に低減することができる。
電解水生成装置１０の他の構成は、前述した第１の実施形態と同一である。

以上のように構成された第２の実施形態によれば、溶解機構として機能する液溜め容器８０および噴射機構７５を設け、発生した塩素ガスの溶解を促進することにより、比較的短時間で塩素ガスを水に溶解して消失させる構成としている。そのため、塩素ガスが排出設備あるいは外部に排出されることを抑制することができ、信頼性の向上した電解水生成装置を得ることができる。

なお、噴射機構７５の構成は、上述した実施形態に限定されることなく、種々変更可能である。例えば、送水管７６は、貯水容器２４の天井壁２２ｂから貯水容器内に延出する構成としているが、これに限らず、貯水容器２４の側壁２２ａから貯水容器内に延出、あるいは、マニホールドブロック２６から貯水容器内に延出するようにしてもよい。また、送水ポンプＰ２は、天井壁２２ｂ上に限らず、マニホールドブロック２６上に設けてもよい。また、液溜め容器８０は、矩形箱状に限らず、排出配管の一部をＵ字形に折り曲げたＵ字管で構成してもよい。

（愛１変形例）
前述した液溜め容器８０の構成は前述した第１、第２の実施形態に限定さることなく、種々変形可能である。図６は、第１変形例に係る液溜め容器を示す断面図である。第１変形例によれば、溶解機構として機能する液溜め容器８０は、２重構造を有している。すなわち、液溜め容器８０は、外容器８２と、この外容器８２内に配設された内容器８４とを備えている。外容器８２は、上端および下端が閉塞した角筒形状あるいは円筒形状を有している。内容器８４は、例えば、筒状に形成され、外容器８２内に同軸的に配置されている。内容器８４の上端は外容器８２の上端壁に固定され、この上端壁により閉塞されている。内容器８４の下端は、外容器８２内の中間よりも下方側に位置し、外容器８２内に開口している。排水管あるいは排水チューブ６３は、外容器８２の側壁を貫通し、内容器８４の側壁に接続されている。これにより、排水チューブ６３は内容器８４内に連通している。更に、外容器８２に排出管８１が接続されている。排出管８１は、内容器８４の下端開口よりも上方の位置に接続されている。

液溜め容器８０内には水が溜められている。内容器８４内は気体（空気）で満たされ、水は、内容器８４内に入ることなく、内容器８４の外側で外容器８２内に貯溜される。排水チューブ６３を送られてきた空気は、内容器８４内に流入し、内容器８４の体積を越える分の空気は、内容器８４の下端開口から水内に放出される。放出された空気は、気泡となって水の水面まで浮き上がり、水面から外容器８２の上部空間に放出される。上部空間の体積を越える分の空気は、排出管８１から排出される。
このような液溜め容器８０を用いることにより、塩素ガスを含む空気あるいは気泡と水との接触時間を長くし、塩素ガスを一層、水に溶解し易くすることができる。

（第２変形例）
図７は、第２変形例に係る液溜め容器を示す断面図である。第２変形例によれば、溶解機構として機能する液溜め容器８０は、内部が複数の部屋に仕切られ、蛇行した流路を有している。液溜め容器８０内に、第１仕切り板８６ａおよび第２仕切り板８６ｂが設けられている。第１仕切り板８６ａおよび第２仕切り板８６ｂは、互いに、かつ容器８０の底板および天井板に対して隙間を置いて、平行に対向している。第１仕切り板８６ａは、容器８０の一方の側壁から他方の側壁の近傍まで延び、その延出端部は、底板側に直角に折曲げられている。第１仕切り板８６ａにより第１空気室Ａ１が規定されている。第２仕切り板８６ｂは、容器８０の他方の側壁から一方の側壁の近傍まで延び、その延出端部は、底板側に直角に折曲げられている。この第２仕切り板８６ｂにより第２空気室Ａ２が規定されている。容器８０の天井板の一端側に排出口９０が形成されている。更に、天井板の排出口９０側の端部は底板側に直角に折曲げられている。この天井板により第３空気室Ａ３が規定されている。このように、第１仕切り板８６ａおよび第２仕切り板８６ｂにより、底板側から排出口９０まで蛇行して延びる流路が形成されているとともに、各流路の上部に、第１ないし第３空気室Ａ１、Ａ２、Ａ３が規定されている。

排水チューブ６３は、液溜め容器８０の側壁下部に接続され、最下部の流路に連通している。排水チューブ６３を通して送られた水は、最下部の流路、中間の流路、および最上部の流路を順に通って流れ、排出口９０から排水あるいは図示しない排出配管を通して排出設備に送られる。また、水に塩素ガスが含まれている場合、塩素ガスは水と共に蛇行流路を流れる間に、水に溶けて消失する。溶け切らない塩素ガスは、第１空気室Ａ１、Ａ２、Ａ３に浮き上がり貯溜される。そして、第１空気室Ａ１、Ａ２、Ａ３内に溜まった塩素ガスは、流路を流れる水に接触することにより、次第に水に溶解していく。これにより、残留塩素ガスは、液溜め容器８０内で大部分が溶解、消失し、殆ど外部に排出されない。
このような液溜め容器８０を用いることにより、塩素ガスを含む空気あるいは気泡と水との接触時間を長くし、塩素ガスを一層、水に溶解し易くすることができる。なお、上記第２変形例において、液溜め容器８０内の流路および空気室は、３層あるいは３重としているが、これに限らず、２層あるいは４層以上としてもよい。

本発明は上述した実施形態あるいは変形例そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。電解水生成装置を構成する各構成要素の形状、形成材料、寸法等は、上述した実施形態に限定されることなく、必要に応じて、種々変更可能である。
例えば、電極ユニットは、上述した２室型の電解セルに限定されることなく、１対の電極を１つの部屋に備えた１室型電解セル、あるいは、１対の電極の間に２つの隔膜を設け、陽極室と陰極室の間に２つの隔膜で区切られた電解液室を備えた３室型電解セルなどを用いてもよい。

１０…電解水生成装置、１２…装置本体、２０…電極ユニット（電解セル）、
２４…貯水容器、２６…マニホールドブロック、３６…筐体、３７…隔膜、
３８ａ…撹拌室（陽極室）、３８ｂ…陰極室、４０ａ…陽極、４０ｂ…陰極、
５２…給水管、５４…オーバーフロー管、６０…給水配管、６２…排出配管、
６３…排水チューブ、６４…移送配管、６６…電解液配管、６８…コントローラ、
７１…気泡発生機構、７４…多孔質体、７５…噴射機構、７８…噴射ノズル、
８０…液溜め容器

Claims (10)

1. 水を貯溜する貯水容器と、
   前記貯水容器内に設けられた一対の電極と、
   前記貯水容器に給水および前記貯水容器から排水する給排水機構と、
   前記電極で生じたガスの溶解を促進する溶解機構と、
   を備える電解水生成装置。
2. 前記給排水機構は、前記貯水容器内に延出し前記貯水容器内の空気および水の一部を排出するための排出管を備え、
   前記溶解機構は、前記排出管に接続された液溜め部を有し、前記液溜め部は、水を貯溜しているとともに、前記排出管から送られた空気を気泡として前記貯溜された水に通すように構成されている請求項１に記載の電解水生成装置。
3. 前記液溜め部は、水を貯溜した液溜め容器を備え、前記排出管は、前記液溜め容器の水内に延出し、前記液溜め容器内に開口した端部を有している請求項２に記載の電解水生成装置。
4. 前記液溜め部は、水を貯溜した液溜め容器を備え、
   前記液溜め容器は、外容器と、前記外容器内に配設された内容器と、を備え、前記内容器は、前記内容器内の中間よりも下方側に位置し前記内容器内に開口した端部を有し、
   前記排出管は、前記外容器を貫通し、前記内容器内に接続されている請求項２に記載の電解水生成装置。
5. 前記液溜め部は、水を貯溜した液溜め容器を備え、
   前記液溜め容器は、仕切り部材により内部が仕切られ、蛇行した流路と空気室とを内部に有し、前記排出管は、前記液溜め容器内の流路に接続されている請求項２に記載の電解水生成装置。
6. 前記溶解機構は、前記貯水容器内の空気の一部を気泡として前記貯水容器内の水に通す気泡発生機構を備えている請求項１から５のいずれか１項に記載の電解水生成装置。
7. 前記気泡発生機構は、前記貯水容器内の上部空間に開口した吸気側端と前記貯水容器内の底部に開口した排気側端とを有する送気管と、前記送気管に接続された送気ポンプと、を備えている請求項６に記載の電解水生成装置。
8. 前記気泡発生機構は、前記送気管の排気側端に設けられた多孔質体を有している請求項７に記載の電解水生成装置。
9. 前記溶解機構は、前記貯水容器内の水を吸水し、前記水の水面に向けて噴射する噴射機構を備えている請求項１から５のいずれか１項に記載の電解水生成装置。
10. 前記噴射機構は、前記貯水容器内の底部に開口した吸水側端と前記貯水容器内の上部空間に開口した排水側端とを有する送水管と、前記送水管に接続された送水ポンプと、前記送水管の排水側端に接続され前記水面に対向する噴射ノズルと、を備えている請求項９に記載の電解水生成装置。

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