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CN110603231B - 电解水生成装置 - Google Patents

电解水生成装置 Download PDF

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CN110603231B CN201880030242.1A CN201880030242A CN110603231B CN 110603231 B CN110603231 B CN 110603231B CN 201880030242 A CN201880030242 A CN 201880030242A CN 110603231 B CN110603231 B CN 110603231B
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Abstract

电解水生成装置具备第一电解槽、第二电解槽、主干输入流路、阴极侧输入流路、阳极侧输入流路、阴极侧转接流路、阳极侧转接流路、主干旁通流路、阴极侧旁通流路、阳极侧旁通流路和流路切换阀。第一电解槽包括第一阴极室、第一阳极室以及阳离子交换膜，该阳离子交换膜将第一阴极室与第一阳极室分隔。第二电解槽包括第二阴极室、第二阳极室以及中性隔膜，该中性隔膜将第二阴极室与第二阳极室分隔，且允许阳离子和阴离子通过。流路切换阀能够切换为第一状态或者切换为第二状态，在所述第一状态下，使流动水在通过第一阴极室和第一阳极室之后，再通过第二阴极室和第二阳极室，在所述第二状态下，使流动水通过第二阴极室和第二阳极室，而不会通过第一阴极室和第一阳极室。

Description

电解水生成装置
技术领域
本公开涉及一种通过将水电解来生成电解水的电解水生成装置。
背景技术
以往，例如一直在进行用于生成家庭的饮用水的电解水生成装置的开发。在这样的现有的电解水生成装置中，如以下所记载的专利文献1中公开的那样，第一电解槽和第二电解槽在流路中是串联连接的。
在上述的现有的电解水生成装置中，第一电解槽包括：第一阴极室，其具有第一阴极；以及第一阳极室，其具有第一阳极。另外，第一电解槽具有将第一阴极室与第一阳极室分隔的阳离子交换膜。另一方面，第二电解槽包括：第二阴极室，其具有第二阴极；以及第二阳极室，其具有第二阳极。另外，第二电解槽具有中性隔膜，该中性隔膜将第二阴极室与第二阳极室分隔，抑制分子通过，但允许阳离子和阴离子通过。
在上述这样的电解水生成装置中，当流动水流入到第一电解槽时，阳离子交换膜的氢离子(H+)与流动水中的氢离子以外的其他阳离子(例如K+、Ca2+、Na+、Mg2+)之间进行交换。下面，在本说明书中，将氢离子以外的阳离子称为“其他阳离子”。
通过离子交换作用，将氢离子从阳离子交换膜释放到第一阴极室内的流动水中，并将流动水中的其他阳离子吸附于阳离子交换膜。进行了该阳离子的交换的阳离子交换膜具有以下选择透过性：允许阳离子从第一阳极室向第一阴极室通过，但不允许阴离子从第一阴极室向第一阳极室通过。
在使用上述的电解水生成装置时，在其他阳离子交换蓄积于阳离子交换膜的状态下，对第一阴极与第一阳极之间施加直流电压。此时，水被电解，从而在第一阴极槽内生成氢氧化物离子(OH－)和氢气(H2)，并且在第一阳极槽内生成氢离子(H+)和氧气(O2)。
另外，通过上述的直流电压的施加，使得不仅将第一阴极室内的包含氢离子在内的阳离子吸引到第一阴极，而且第一阳极室内的包含氢离子在内的阳离子也通过阳离子交换膜并被吸引到第一阴极。由此，在第一阴极室中，氢氧化物离子(OH－)的一部分被已被吸引到第一阴极的氢离子中和。其结果是，能获得溶解有氢气(H2)的电解富氢水。由于电解富氢水含有某种程度的氢氧化物离子，因此通常也被称为碱性离子水。
另外，在第二电解槽中，对第二阳极与第二阴极之间施加直流电压。由此，在第二电解槽中发生水的电解。其结果是，在第二阴极室中，能获得溶解有氢气(H2)和氢氧化物离子(OH－)的电解富氢水。即，在第二阴极室中也生成碱性离子水。
采用上述的现有的电解水生成装置，在第一电解槽的第一阴极室和第二电解槽的第二阴极室这两者中，都在流动水中生成氢气(H2)和氢氧化物离子(OH－)。由此所获得的碱性离子水具有适合用作饮用水的氢浓度和pH。
通常，仅使用能对水进行电解的第二电解槽，就能够生成碱性离子水，即，能够提高流动水的pH和氢气浓度这两者。然而，在上述这样的电解水生成装置中，为了使流动水中的氢气浓度增加的程度相对于流动水中的pH值增加的程度而相对地更大，除了第二电解槽之外，还设有第一电解槽。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2016－165667号公报
发明内容
在使用上述的现有的电解水生成装置时，有时并不需要碱性离子水，而是需要例如仅是单纯地通过了过滤部的净化水。在该情况下，虽然使流动水通过第一电解槽和第二电解槽这两者，但对第一阴极与第一阳极之间以及第二阴极与第二阳极之间都不施加直流电压。由此，在第一阴极室和第二阴极室中，都不对流动水实施与生成碱性离子水有关的处理。因而，通过第一阴极室和第二阴极室这两者之后的流动水为仅是被实施了过滤处理的净化水。
不过，在利用上述的电解水生成装置获得净化水的情况下，也是流动水通过第一电解槽。此时，在第一电解槽中，氢离子(H+)从阳离子交换膜被释放到流动水中，流动水中包含的其他阳离子被吸附于阳离子交换膜。
在该情况下，未对第一阴极与第一阳极之间施加直流电压。因此，在流动水中，其他阳离子不会被吸引到第一阴极。因而，若从电解水生成装置获取净化水的时间较长，则会有大量的其他阳离子蓄积于阳离子交换膜。即，相对于在持续地从电解水生成装置获取电解水的情况下蓄积于阳离子交换膜的其他阳离子的量，在持续地从电解水生成装置获取净化水的情况下蓄积于阳离子交换膜的其他阳离子的量多很多。
在该状态下，在需要碱性离子水的情况下，如上所述，分别对第一阳极与第一阴极之间以及第二阳极与第二阴极之间施加直流电压。此时，已蓄积于阳离子交换膜的大量其他阳离子被吸引到第一阴极室的第一阴极。此时的其他阳离子的量比为了获取碱性离子水而设想的其他阳离子的量多很多。
通常，某阳离子(例如Ca2+)从水分子(H2O)中夺走羟基(－OH)，由此生成氢氧化物(例如Ca(OH)2)。该氢氧化物的一部分在流动水中根据电离度而被电离成某阳离子(例如Ca2 +)和氢氧化物离子(OH－)，从而使流动水的pH值增加。因此，在第一阴极室中，若某阳离子(例如Ca2+)以多于设想的量的量蓄积于阳离子交换膜，则会导致第一阴极室内的流动水的pH高于设想的值。
其结果是，在分别对第一阳极与第一阴极之间以及第二阳极与第二阴极之间刚刚施加了直流电压的预定时间内，从第一阴极室流出的流动水的pH会高于设想的值。因而，有时在刚刚开始获取碱性离子水的初始阶段，通过了第一阴极室和第二阴极室这两者之后的碱性离子水的pH值会暂时变成超过设想范围的值。
本发明是鉴于这样的现有技术所具有的问题而完成的。另外，本公开的目的在于提供一种能够抑制碱性离子水的pH值变成超过设想范围内的值的值的电解水生成装置。
为了解决上述问题，本公开的第一形态的电解水生成装置具备：第一电解槽，该第一电解槽包括第一阴极室、第一阳极室以及阳离子交换膜，该阳离子交换膜将所述第一阴极室与所述第一阳极室分隔；第二电解槽，该第二电解槽包括第二阴极室、第二阳极室以及中性隔膜，该中性隔膜将所述第二阴极室与所述第二阳极室分隔，抑制分子通过，但允许阳离子和阴离子通过；主干输入流路；阴极侧输入流路，其从所述主干输入流路分支出来，与所述第一阴极室的入口连接；阳极侧输入流路，其从所述主干输入流路分支出来，与所述第一阳极室的入口连接；阴极侧转接流路，其与所述第一阴极室的出口和所述第二阴极室的入口连接；阳极侧转接流路，其与所述第一阳极室的出口和所述第二阳极室的入口连接；主干旁通流路，其与所述主干输入流路连接；阴极侧旁通流路，其从所述主干旁通流路分支出来，与所述阴极侧转接流路连接；阳极侧旁通流路，其从所述主干旁通流路分支出来，与所述阳极侧转接流路连接；以及流路切换阀，其设于所述主干输入流路和所述主干旁通流路相连接的分支部，所述流路切换阀能够切换为第一状态或者切换为第二状态，在所述第一状态下，通过将流动水从所述主干输入流路向所述阴极侧输入流路引导，并且将流动水从所述主干输入流路向所述阳极侧输入流路引导，从而使所述流动水在通过所述第一阴极室和所述第一阳极室之后，再通过所述第二阴极室和所述第二阳极室，在所述第二状态下，通过将所述流动水从所述主干输入流路向所述主干旁通流路引导，从而使所述流动水通过所述第二阴极室和所述第二阳极室，而不会通过所述第一阴极室和所述第一阳极室。
本公开的第二形态的电解水生成装置具备：第一电解槽，该第一电解槽包括第一阴极室、第一阳极室以及阳离子交换膜，该阳离子交换膜将所述第一阴极室与所述第一阳极室分隔；第二电解槽，该第二电解槽包括第二阴极室、第二阳极室以及中性隔膜，该中性隔膜将所述第二阴极室与所述第二阳极室分隔，抑制分子通过，但允许阳离子和阴离子通过；阴极侧输入流路，其与所述第一阴极室的入口连接；阴极侧转接流路，其与所述第一阴极室的出口和所述第二阴极室的入口连接；旁通流路，其与所述阴极侧输入流路和所述阴极侧转接流路连接；以及流路切换阀，其设于所述阴极侧输入流路和所述旁通流路相连接的分支部，所述流路切换阀能够切换为第一状态或者切换为第二状态，在所述第一状态下，通过将流动水从所述阴极侧输入流路向所述第一阴极室引导，从而使所述流动水在通过所述第一阴极室之后，再通过所述第二阴极室，在所述第二状态下，通过将所述流动水从所述阴极侧输入流路向所述旁通流路引导，从而使所述流动水通过所述第二阴极室，而不会通过所述第一阴极室。
本公开的第三形态的电解水生成装置具备：第一电解槽，该第一电解槽包括第一阴极室、第一阳极室以及阳离子交换膜，该阳离子交换膜将所述第一阴极室与所述第一阳极室分隔；第二电解槽，该第二电解槽包括第二阴极室、第二阳极室以及中性隔膜，该中性隔膜将所述第二阴极室与所述第二阳极室分隔，抑制分子通过，但允许阳离子和阴离子通过；阴极侧转接流路，其与所述第二阴极室的出口和所述第一阴极室的入口连接；阴极侧输出流路，其与所述第一阴极室的出口连接；旁通流路，其将所述阴极侧转接流路和所述阴极侧输出流路连接；以及流路切换阀，其设于所述阴极侧转接流路和所述旁通流路相连接的分支部，所述流路切换阀能够切换为第一状态或者切换为第二状态，在所述第一状态下，通过将流动水从所述阴极侧转接流路向所述第一阴极室引导，从而使已通过所述第二阴极室之后的所述流动水通过所述第一阴极室，在所述第二状态下，通过将所述流动水从所述阴极侧转接流路向所述旁通流路引导，从而使已通过所述第二阴极室之后的所述流动水通过所述阴极侧输出流路，而不会通过所述第一阴极室。
采用本公开，能够抑制碱性离子水的pH变得高于设想范围内的值。
附图说明
图1是表示本公开的实施方式1的电解水生成装置的整体结构的一例的示意图，是表示流路切换阀使流动水通过了第一电解槽之后再通过第二电解槽的第一状态的一例的图。
图2是表示本公开的实施方式1的电解水生成装置的整体结构的一例的示意图，是表示流路切换阀使流动水不通过第一电解槽而通过第二电解槽的第二状态的一例的图。
图3是用于说明本公开的电解水生成装置的阳离子交换膜的化学作用的一例的图。
图4是用于说明本公开的实施方式1的电解水生成装置的在第一电解槽内部产生的化学作用的一例的图。
图5是表示在本公开的实施方式1的电解水生成装置中在不对第一阴极与第一阳极之间施加直流电压且流动水通过了第一电解槽的情况下第一电解槽内的蓄积于阳离子交换膜的其他阳离子的量相当多的图。
图6是用于说明本公开的实施方式1的电解水生成装置的在第二电解槽内部产生的化学作用的一例的图。
图7是表示本公开的实施方式2的电解水生成装置的整体结构的一例的示意图，是表示流路切换阀使流动水通过了第一电解槽之后再通过第二电解槽的第一状态的一例的图。
图8是表示本公开的实施方式2的电解水生成装置的整体结构的一例的示意图，是表示流路切换阀使流动水不通过第一电解槽而通过第二电解槽的第二状态的一例的图。
图9是表示本公开的实施方式3的电解水生成装置的整体结构的一例的示意图，是表示流路切换阀使流动水通过了第一阴极室之后再通过第二阴极室的第一状态的一例的图。
图10是表示本公开的实施方式3的电解水生成装置的整体结构的一例的示意图，是表示流路切换阀使流动水不通过第一阴极室而通过第二阴极室的第二状态的一例的图。
图11是表示本公开的实施方式4的电解水生成装置的整体结构的一例的示意图，是表示流路切换阀使已通过第二阴极室之后的流动水通过第一阴极室的第一状态的一例的图。
图12是表示本公开的实施方式4的电解水生成装置的整体结构的一例的示意图，是表示流路切换阀使已通过第二电解槽之后的流动水不通过第一阴极室而通过阴极侧输出流路的第二状态的一例的图。
具体实施方式
下面，参照附图说明实施方式的电解水生成装置。
各实施方式中，标记有相同附图标记的部位具有相同的功能。因而，若无特别需要，则不会反复对标记有相同附图标记的部位的功能进行说明。
实施方式1
使用图1～图6，说明实施方式1的电解水生成装置300。
如图1和图2所示，本实施方式的电解水生成装置300具备相互串联地连接的第一电解槽100和第二电解槽200。在本实施方式中，第一电解槽100设在流动水的流路的上游侧，第二电解槽200设在流动水的流路的下游侧。因此，在获得碱性离子水的情况下，流动水在通过了第一电解槽100之后再通过第二电解槽200。
如上所述，仅使用第二电解槽200就能够生成电解富氢水，即，能够提高流动水的pH和氢气浓度这两者。不过在本实施方式中，为了使流动水中的氢气浓度增加的程度相对于流动水中的pH值增加的程度而相对地更大，除了第二电解槽200之外，还设有第一电解槽100。
第一电解槽100包括：第一阴极室10C，其具有第一阴极1C；以及第一阳极室10A，其具有第一阳极1A。第一阴极1C和第一阳极1A均由被铂类金属包覆的网状、多孔状或实心状的平板构成，且相互平行地配置。
第一电解槽100包括将第一阴极室10C与第一阳极室10A分隔的阳离子交换膜10。作为阳离子交换膜10，例如使用由具有磺基(－SO3H)的氟类树脂材料做成的固体高分子材料。
第一阴极1C设置为与阳离子交换膜10的一主表面接触，第一阳极1A设置为与阳离子交换膜10的另一主表面接触。不过，只要能够产生所需的阳离子交换作用，则也可以是，第一阴极1C配置在与阳离子交换膜10的一主表面分离的位置，第一阳极1A配置在与阳离子交换膜10的另一主表面分离的位置。
在图3中示意性地描绘了构成阳离子交换膜10的阳离子交换树脂的置换作用。如图3所示，在阳离子交换膜10设置于流动水中的情况下，阳离子交换膜10的磺基(－SO3H)的氢离子(H+)和流动水中的其他阳离子进行交换。由此，获得至少一部分氢离子被置换成其他阳离子的阳离子交换膜10。
作为流动水中的其他阳离子的例子，可列举出钾离子(K+)、钙离子(Ca2+)、钠离子(Na+)和镁离子(Mg2+)等。因此，进行过阳离子交换的阳离子交换膜10例如含有具有磺酸钾(－SO3K)的化合物和具有磺酸钙(－(SO3)2Ca)的化合物。另外，进行过阳离子交换的阳离子交换膜10例如含有具有磺酸钠(－SO3Na)的化合物和具有磺酸镁(－(SO3)2Mg)的化合物。
当流动水流入到第一电解槽100时，阳离子交换膜10的氢离子(H+)和流动水中的其他阳离子进行交换。此时，如已使用图3说明过的那样，氢离子从阳离子交换膜10被释放到第一阴极室10C的流动水中，流动水中的其他阳离子被吸附于阳离子交换膜10。由此，如图4所示，进行了阳离子交换之后的阳离子交换膜10具有以下选择透过性：允许阳离子从第一阳极室10A向第一阴极室10C通过，但不允许阴离子从第一阴极室10C向第一阳极室10A通过。
在该状态下，在第一电解槽100中，对第一阴极1C与第一阳极1A之间施加直流电压。由此，在第一阴极1C附近水被电解，因此生成氢氧化物离子(OH－)和氢气(H2)。另一方面，在第一阳极1A附近水也被电解，因此生成氢离子(H+)和氧气(O2)。
在电解时，不是电子直接在第一阴极1C与第一阳极1A之间的流动水中流动，而是通过阳离子和阴离子在流动水中移动，从而创造出与电子在流动水中流动的情况同样的情况。然而，阴离子的移动一直受阳离子交换膜10的限制。在该状态下，如图4所示，不仅是第一阴极室10C内的某阳离子(例如Ca2+)被吸引到第一阴极1C，而且第一阳极室10A内的阳离子也被吸引到第一阴极1C。其结果是，从表面上看，在第一电解槽100内，形成与电子从第一阴极1C经由流动水朝向第一阳极1A流动时的情况同样的情况。
另外，在第一阳极1A附近生成的氢离子通过阳离子交换膜10朝向第一阴极1C流动。其结果是，在第一阴极室10C中，在第一阴极1C附近生成的氢氧化物离子(OH－)和从第一阳极室10A流入到第一阴极室10C的氢离子(H+)中和，因此能够抑制第一阴极室10C内的pH上升。其结果是，在第一阴极室10C内，多余的氢氧化物离子被中和，因此，能够抑制pH变得高于设想范围内的值，同时能够获得溶解有氢气的电解富氢水即碱性离子水。
另一方面，在从电解水生成装置300获得净化水的情况下，不对第一阴极1C与第一阳极1A之间施加直流电压。在该情况下，在第一电解槽100内，蓄积于阳离子交换膜10的其他阳离子不会被吸引到第一阴极1C。在该状态下，当使流动水通过第一电解槽100时，由图5可知，相对于利用电解水生成装置300获得电解水的情况，第一电解槽100内的蓄积于阳离子交换膜10的其他阳离子的量更多。因而，在本实施方式中，在从电解水生成装置300获得净化水的情况下，不使流动水通过第一电解槽100。关于从电解水生成装置300获得净化水的情况下的电解水生成装置300的动作，将在下面详细地说明。
如图1和图2所示，第二电解槽200包括：第二阴极室20C，其具有第二阴极2C；以及第二阳极室20A，其具有第二阳极2A。第二阴极2C和第二阳极2A均由被铂类金属包覆的网状、多孔状或实心状的平行的平板构成。
第二电解槽200包括中性隔膜20，该中性隔膜20将第二阴极室20C与第二阳极室20A分隔，抑制分子通过，但允许阳离子和阴离子通过。“中性隔膜20抑制分子通过”的意思是指：能够防止流动水中的分子中的几乎所有分子通过，但也可以是，中性隔膜20不能完全防止流动水中的100％的分子通过。即，“中性隔膜20抑制分子通过”的意思是指：中性隔膜20也可以允许所有分子中的若干分子通过。
为了防止第二阴极室20C中的生成物和第二阳极室20A中的生成物混合，而将中性隔膜20设于第二阴极2C与第二阳极2A之间。中性隔膜20例如是由经过亲水化处理的聚四氟乙烯(PTFE)膜构成的。
在第二电解槽200中，对第二阴极2C与第二阳极2A之间施加直流电压。由此，通常如图6所示，钾离子(K+)、镁离子(Mg2+)、钙离子(Ca2+)和钠离子(Na+)等阳离子被吸引到第二阴极2C。另外，通常如图6所示，碳酸离子(CO3 2－)、硫酸离子(SO4 2－)、硝酸离子(NO3 －)和氯化物离子(Cl－)等阴离子被吸引到第二阳极2A。若第二阴极2C与第二阳极2A之间的直流电压足够大，则能够使水分别在第二阴极2C的表面和第二阳极2A的表面电解。由此，分别在第二阴极2C和第二阳极2A发生下列反应。
阴极：2H2O+2e－→H2+2OH－
阳极：2H2O→O2+4H++4e－
因而，在第二阴极2C附近生成氢氧化物离子(OH－)和氢气(H2)。其结果是，能够获得含有氢气且pH值较高的碱性离子水。另一方面，在第二阳极2A附近生成氢离子(H+)和氧气(O2)。其结果是，能够获得含有氧气且pH值较低的酸性水。
如图1和图2所示，本实施方式的电解水生成装置300包括用于将流动水引导到第一电解槽100的输入流路3。输入流路3包括主干输入流路3M、阴极侧输入流路3C和阳极侧输入流路3A。
阴极侧输入流路3C从主干输入流路3M分支出来，与第一阴极室10C的入口连接。阳极侧输入流路3A从主干输入流路3M分支出来，与第一阳极室10A的入口连接。
本实施方式的电解水生成装置300具备用于将流动水从第一电解槽100引导到第二电解槽200的转接流路4。转接流路4包括阴极侧转接流路4C和阳极侧转接流路4A。阴极侧转接流路4C与第一阴极室10C的出口和第二阴极室20C的入口连接。阳极侧转接流路4A与第一阳极室10A的出口和第二阳极室20A的入口连接。
本实施方式的电解水生成装置300具备用于从第二电解槽200接收流动水的输出流路5。输出流路5具有阴极侧输出流路5C和阳极侧输出流路5A。阴极侧输出流路5C与第二阴极室20C的出口连接。阳极侧输出流路5A与第二阳极室20A的出口连接。
在使用电解水生成装置300生成碱性离子水的情况下，流动水依次通过主干输入流路3M、阴极侧输入流路3C、第一阴极室10C、阴极侧转接流路4C、第二阴极室20C和阴极侧输出流路5C。另外，在使用电解水生成装置300生成酸性水的情况下，流动水依次通过主干输入流路3M、阳极侧输入流路3A、第一阳极室10A、阳极侧转接流路4A、第二阳极室20A和阳极侧输出流路5A。
本实施方式的电解水生成装置300具备旁通流路B。旁通流路B包括主干旁通流路BM、阴极侧旁通流路BC和阳极侧旁通流路BA。
主干旁通流路BM与主干输入流路3M连接。阴极侧旁通流路BC从主干旁通流路BM分支出来，与阴极侧转接流路4C连接。阳极侧旁通流路BA从主干旁通流路BM分支出来，与阳极侧转接流路4A连接。
本实施方式的电解水生成装置300具备流路切换阀30，该流路切换阀30设于主干输入流路3M和主干旁通流路BM相连接的分支部。流路切换阀30具有如图1所示具有直线状流路的第一块B1(第一状态)和如图2所示具有字母L状流路的第二块B2(第二状态)。该第一块B1和第二块B2分别能够通过后述的由控制部50控制的电磁驱动部的动作，而定位于主干输入流路3M和主干旁通流路BM相连接的分支部，或从该分支部退避。
如图1所示，流路切换阀30能够将具有直线状流路的第一块B1定位于主干输入流路3M和主干旁通流路BM相连接的分支部。由此，将流路切换阀30切换为第一状态，在该第一状态下，将流动水从主干输入流路3M向阴极侧输入流路3C引导，并且将流动水从主干输入流路3M向阳极侧输入流路3A引导。
在第一状态下，流路切换阀30在使流动水分别通过了第一阴极室10C和第一阳极室10A之后，使流动水再分别通过第二阴极室20C和第二阳极室20A。
如图2所示，流路切换阀30能够将具有字母L状流路的第二块B2定位于主干输入流路3M和主干旁通流路BM相连接的分支部。由此，将流路切换阀30切换为第二状态，在该第二状态下，将流动水从主干输入流路3M向主干旁通流路BM引导。
在第二状态下，流路切换阀30不使流动水通过第一阴极室10C和第一阳极室10A中的任一者，而使流动水分别通过第二阴极室20C和第二阳极室20A。
采用上述结构，在从电解水生成装置300获得净化水的情况下，在不对第一阴极1C与第一阳极1A之间施加直流电压的状态下，流动水不通过第一电解槽100的第一阴极室10C和第一阳极室10A。因此，能够抑制在阳离子交换膜10上蓄积其他阳离子。其结果是，在从电解水生成装置300获得碱性离子水的情况下，能够抑制因大量的其他阳离子蓄积于阳离子交换膜10而产生的第一阴极室10C内的流动水的pH上升到设想之外的情况。因而，能够抑制从阴极侧输出流路5C流出的碱性离子水的pH变得高于设想范围内的值。
也可以是，上述的流路切换阀30的切换控制和对施加于第一阴极1C与第一阳极1A之间的直流电压的控制分别通过电解水生成装置300的使用者的切换操作来进行。然而优选的是，这些控制是自动化的。因而，本实施方式的电解水生成装置300还具备用于控制第一电解槽100、第二电解槽200和流路切换阀30的控制部50。
在从电解水生成装置300获取碱性离子水的情况下，控制部50执行这样的控制：对第一阴极1C与第一阳极1A之间施加直流电压，并且对第二阴极2C与第二阳极2A之间施加直流电压。在该情况下，控制部50执行将流路切换阀30切换为第一状态的控制。另外，在从电解水生成装置300获取净化水的情况下，控制部50执行这样的控制：不对第一阴极1C与第一阳极1A之间施加直流电压。在该情况下，控制部50执行将流路切换阀30切换为第二状态的控制。根据由上述控制部50执行的控制，能够自动地抑制从阴极侧输出流路5C流出的碱性离子水的pH变得高于设想范围内的值。
碱性离子水是pH为约9～10的电解水。通常来说，在将碱性离子水用作饮用水的情况下，能够针对消化不良、胃酸过多、肠内异常发酵和慢性腹泻或便秘等通便异常这样的腹部的原因不明临床主诉发挥改善效果。
另外，碱性离子水还被公知为好喝的水。碱性离子水的饮用范围大约是上述的pH9～10，pH大于10的强碱性电解水通常不适合用作直接饮用水。在本实施方式中，碱性离子水的pH的设想范围为9～10。不过，碱性离子水的pH的设想范围并不限定于9～10，而是根据碱性离子水的用途来确定的。
通过了第一阳极室10A和第二阳极室20A这两者的电解氧水除了含氧之外还含有氢离子，因此呈酸性。从阳极侧输出流路5A流出的pH为4～6的电解水通常也被称为酸性水。酸性水通常不用作饮用水，而是用作使皮肤紧致的收敛水或工业用水，或者不使用而废弃掉。
在本实施方式中，在不对第一阴极1C与第一阳极1A之间施加直流电压的情况下，控制部50执行不对第二阴极2C与第二阳极2A之间施加直流电压的控制。在该情况下，流动水在第一电解槽100和第二电解槽200的任一者中都不进行任何处理。因而，通过了第二电解槽200的第二阴极室20C的流动水为仅是通过了后述的过滤部F的单纯的净化水。
另外，也可以代替上述控制，在控制部50将流路切换阀30切换为第二状态并且不对第一阴极1C与第一阳极1A之间施加直流电压的情况下，控制部50执行对第二阴极2C与第二阳极2A之间施加直流电压的控制。根据该控制，在第一电解槽100中不对流动水实施任何处理，而是在第二电解槽200中对流动水实施电解处理。因此，通过了第二电解槽200的第二阴极室20C的流动水为氢溶解量较低且pH低于设想范围内的值的碱性离子水。即，从阴极侧输出流路5C流出的流动水未利用第一电解槽100增加氢浓度和pH值，相应地成为具有低氢浓度和低pH值的碱性离子水。
在本实施方式中，控制部50能够改变在第一阴极1C与第一阳极1A之间流动的第一直流电流的值和在第二阴极2C与第二阳极2A之间流动的第二直流电流的值。
第一直流电流的值与第一阴极室10C内的流动水的pH值对应。另外，第二直流电流的值与第二阴极室20C内的流动水的pH值对应。因而，控制部50通过分别改变第一直流电流的值和第二直流电流的值，能够对从阴极侧输出流路5C流出的碱性离子水的氢溶解量和pH值的增减进行调节。
采用本实施方式的电解水生成装置300，依据流动水中包含的其他阳离子的量的变动，在具有阳离子交换膜10的第一阴极室10C中生成的氢氧化物离子的量发生变动。因此，从电解水生成装置300获得的碱性离子水的pH值在某种程度的范围内不均衡。
通常在使用电解水生成装置300的每个区域，原水中包含的其他阳离子的量仅在受限定的较窄范围内变动。因此，为了获得具有期望范围内的pH值的碱性离子水，而预先设定上述的第一直流电流的值和第二直流电流的值。由此，从电解水生成装置300流出的碱性离子水的pH值几乎不会较大程度地偏离设想范围。
本实施方式的电解水生成装置300在第一电解槽100的上游侧具备用于对原水进行过滤的过滤部F。因而，被过滤部F过滤后的水作为通过第一电解槽100和第二电解槽200的流动水使用。因此，无论是否执行对流动水的电解，都能够从阴极侧输出流路5C获得过滤了的水。
在过滤部F中，原水中包含的不需要的成分和预定大小以上的异物被过滤器去除。过滤了的水通常也被称为上述的净化水。另外，在将原水本身用作流动水的情况下，也可以不设置过滤部F。
(实施方式2)
参照图7和图8，说明实施方式2的电解水生成装置300。本实施方式的电解水生成装置300与实施方式1的电解水生成装置300大致相同。因此，下面主要对本实施方式的电解水生成装置300和实施方式1的电解水生成装置300的不同点进行说明。
如图7所示，在本实施方式的电解水生成装置300中，流路切换阀30也能够将具有直线状流路的第一块B1定位于主干输入流路3M和主干旁通流路BM相连接的分支部。由此，流路切换阀30能够切换为第一状态，在第一状态下，将流动水从主干输入流路3M向阴极侧输入流路3C引导，并且将流动水从主干输入流路3M向阳极侧输入流路3A引导。在第一状态下，流路切换阀30使流动水分别通过了第一阴极室10C和第一阳极室10A之后，使流动水再分别通过第二阴极室20C和第二阳极室20A。
另外，如图8所示，在本实施方式的电解水生成装置300中，流路切换阀30也能够将具有字母L状流路的第二块B2定位于主干输入流路3M和主干旁通流路BM相连接的分支部。由此，流路切换阀30能够切换为第二状态，在第二状态下，将流动水从主干输入流路3M向主干旁通流路BM引导。在第二状态下，流路切换阀30不使流动水通过第一阴极室10C和第一阳极室10A中的任一者，而使流动水分别通过第二阴极室20C和第二阳极室20A。
本实施方式的电解水生成装置300除了具备实施方式1的电解水生成装置300的结构之外，还具备止回阀40，该止回阀40设于阴极侧旁通流路BC，用于防止流动水倒流。仅是这点与实施方式1的电解水生成装置300不同。
考虑如图7所示流路切换阀30成为第一状态的情况。在该情况下，止回阀40防止流动水从阴极侧转接流路4C经由阴极侧旁通流路BC、阳极侧旁通流路BA和阳极侧转接流路4A朝向第二阳极室20A流动。
考虑如图8所示流路切换阀30成为第二状态的情况。在该情况下，止回阀40允许流动水从主干输入流路3M经由主干旁通流路BM、阴极侧旁通流路BC和阴极侧转接流路4C分别朝向第二阴极室20C和第二阳极室20A流动。
采用上述的止回阀40，能够防止已流入到阴极侧转接流路4C的碱性流动水经由阴极侧旁通流路BC、阳极侧旁通流路BA、阳极侧转接流路4A和第二阳极室20A流入到阳极侧输出流路5A。因此，能够防止在第一阴极室10C中生成的碱性离子水与在第一阳极室10A中生成的酸性水混合之后从阳极侧输出流路5A流出而被废弃掉。
(实施方式3)
参照图9和图10，说明实施方式3的电解水生成装置300。本实施方式的电解水生成装置300与实施方式1的电解水生成装置300大致相同。因此，下面主要对本实施方式的电解水生成装置300和实施方式1的电解水生成装置300的不同点进行说明。
如图9和图10所示，本实施方式的电解水生成装置300在旁通流路B和流路切换阀30的结构上与实施方式1的电解水生成装置300不同。在本实施方式中，旁通流路B与阴极侧输入流路3C和阴极侧转接流路4C连接。另外，在本实施方式的电解水生成装置300中，流路切换阀30设于阴极侧输入流路3C和旁通流路B相连接的分支部。
如图9所示，流路切换阀30能够将具有直线状流路的第一块B1定位于阴极侧输入流路3C和旁通流路B相连接的分支部。由此，流路切换阀30能够切换为将流动水从阴极侧输入流路3C向第一阴极室10C引导的第一状态。
在第一状态下，流路切换阀30使流动水在通过第一阴极室10C之后再通过第二阴极室20C。另一方面，从阳极侧输入流路3A引导到第一阳极室10A的流动水经由阳极侧转接流路4A流入到第二阳极室20A。
如图10所示，流路切换阀30能够将具有字母L状流路的第二块B2定位于阴极侧输入流路3C和旁通流路B相连接的分支部。由此，流路切换阀30切换为将流动水从阴极侧输入流路3C向旁通流路B引导的第二状态。在第二状态下，流路切换阀30使流动水通过第二阴极室20C，而不通过第一阴极室10C。在该情况下，从阳极侧输入流路3A引导到第一阳极室10A的流动水也经由阳极侧转接流路4A流入到第二阳极室20A。
在本实施方式中，在从电解水生成装置300获得净化水的情况下，也不对第一阴极1C与第一阳极1A之间施加直流电压。在该状态下，流动水不通过第一阴极室10C，而通过第一阳极室10A。因此，蓄积于阳离子交换膜10的靠第一阴极室10C侧的表面的其他阳离子的量极少。另一方面，在阳离子交换膜10的靠第一阳极室10A侧的表面蓄积大量的其他阳离子。然后对第一阴极1C与第一阳极1A之间施加电压。
在此，将蓄积于阳离子交换膜10的靠第一阳极室10A侧的表面的其他阳离子通过阳离子交换膜10并移动至第一阴极1C的每单位时间的量记作第一移动量/时间。另外，将蓄积于阳离子交换膜10的靠第一阴极室10C侧的表面的其他阳离子在第一阴极室10C内移动至第一阴极1C的每单位时间的量记作第二移动量/时间。第一移动量/时间比第二移动量/时间小很多。其理由是，若将在第一阳极1A附近生成的氢离子通过阳离子交换膜10并移动至第一阴极1C的单位时间的量记作第三移动量/时间，则第一移动量/时间压倒性地小于第三移动量/时间。也就是说，这是因为，在对第一阴极1C与第一阳极1A之间施加了直流电压的状态下，从第一阳极室10A通过阳离子交换膜10向第一阴极室10C移动的阳离子的大部分都不是其他阳离子，而是氢离子。
考虑在该状态下对第一阴极1C与第一阳极1A之间施加了直流电压的情况。在该情况下，由于上述的理由，因此只要能够减少其他阳离子在阳离子交换膜10的靠第一阴极室10C侧的表面上的蓄积量，就能够使朝向第一阴极1C移动的其他阳离子的每单位时间的量极少。因此，如果流动水不通过第一阴极室10C，那么即使流动水通过了第一阳极室10A，抑制第一阴极室10C内的pH上升至设想以上的效果也相当大。其结果是，在本实施方式中，与上述的实施方式1和2不同，在从电解水生成装置300获得净化水的情况下，虽然使流动水通过第一阳极室10A，但不使流动水通过第一阴极室10C。
采用本实施方式的电解水生成装置300，即使不能够说能获得与实施方式1和2的电解水生成装置300的抑制pH值上升至设想之外的效果相同的效果，但也能够获得与该效果极其相近的效果。
另外，除了上述的本实施方式的电解水生成装置300的结构之外，还可以设置其他旁通流路和其他流路切换阀，以便在使流动水不通过第一阴极室10C时，使流动水不通过第一阳极室10A。其他旁通流路与阳极侧输入流路3A和阳极侧转接流路4A连接。另外，其他流路切换阀设于阳极侧输入流路3A和其他旁通流路相连接的分支部。由此，在从电解水生成装置300获取净化水时，流动水不通过第一阴极室10C和第一阳极室10A这两者。因此，即使在不对第一阴极1C与第一阳极1A之间施加直流电压的情况下，不仅在阳离子交换膜10的靠第一阴极室10C侧的表面不会蓄积所需量以上的大量其他阳离子，而且在阳离子交换膜10的靠第一阳极室10A侧的表面也不会蓄积所需量以上的大量其他阳离子。因而，在使用上述的其他旁通流路和其他流路切换阀的情况下，相对于仅使用旁通流路B和流路切换阀30的情况，能够更可靠地抑制碱性离子水的pH变得高于设想范围内的值。
(实施方式4)
参照图11和图12，说明实施方式4的电解水生成装置300。本实施方式的电解水生成装置300与实施方式1～3的电解水生成装置300大致相同。因此，下面主要对本实施方式的电解水生成装置300和实施方式1～3的电解水生成装置300的不同点进行说明。
本实施方式的电解水生成装置300具备相互串联地连接的第一电解槽100和第二电解槽200。本实施方式的电解水生成装置300的第一电解槽100的构造和第二电解槽200的构造分别与实施方式1～3的第一电解槽100的构造和第二电解槽200的构造相同。
不过，如图11和图12所示，在本实施方式的电解水生成装置300中，第二电解槽200设于流动水的流路的上游侧，第一电解槽100设于流动水的流路的下游侧。因此，在从电解水生成装置300获得碱性离子水的情况下，流动水在通过了第二电解槽200之后再通过第一电解槽100。
本实施方式的电解水生成装置300包括将流动水向第二电解槽200引导的输入流路3。输入流路3包括主干输入流路3M、阴极侧输入流路3C和阳极侧输入流路3A。
本实施方式的输入流路3的构造与实施方式1～3的输入流路3的构造相同。不过，阴极侧输入流路3C从主干输入流路3M分支出来，与第二阴极室20C的入口连接。另外，阳极侧输入流路3A从主干输入流路3M分支出来，与第二阳极室20A的入口连接。
另外，本实施方式的电解水生成装置300在以下方面与实施方式1～3的电解水生成装置300不同。
本实施方式的电解水生成装置300具备将流动水从第二电解槽200向第一电解槽100引导的转接流路4。转接流路4包括阴极侧转接流路4C和阳极侧转接流路4A。阴极侧转接流路4C与第二阴极室20C的出口和第一阴极室10C的入口连接。阳极侧转接流路4A与第二阳极室20A的出口和第一阳极室10A的入口连接。
本实施方式的电解水生成装置300具备从第一电解槽100接收流动水的输出流路5。输出流路5包括阴极侧输出流路5C和阳极侧输出流路5A。阴极侧输出流路5C与第一阴极室10C的出口连接。阳极侧输出流路5A与第一阳极室10A的出口连接。
在本实施方式中，在从电解水生成装置300获得碱性离子水的情况下，流动水所通过的两个电解槽的顺序不同于上述的实施方式1～3的电解水生成装置300。在从电解水生成装置300获得碱性离子水的情况下，流动水依次通过主干输入流路3M、阴极侧输入流路3C、第二阴极室20C、阴极侧转接流路4C、第一阴极室10C和阴极侧输出流路5C。另外，在从电解水生成装置300获得碱性离子水的情况下，流动水依次通过主干输入流路3M、阳极侧输入流路3A、第二阳极室20A、阳极侧转接流路4A、第一阳极室10A和阳极侧输出流路5A。
本实施方式的电解水生成装置300具备将阴极侧转接流路4C和阴极侧输出流路5C连接的旁通流路B。另外，本实施方式的电解水生成装置300具备设于阴极侧转接流路4C和旁通流路B相连接的分支部的流路切换阀30。
如图11所示，流路切换阀30能够将具有直线状流路的第一块B1定位于阴极侧转接流路4C和旁通流路B相连接的分支部。由此，流路切换阀30能够切换为将流动水从阴极侧转接流路4C向第一阴极室10C引导的第一状态。在第一状态下，流路切换阀30使已通过第二阴极室20C之后的流动水通过第一阴极室10C。在该情况下，从阳极侧输入流路3A引导到第二阳极室20A的流动水经由阳极侧转接流路4A流入到第一阳极室10A。
如图12所示，流路切换阀30能够将具有字母L状流路的第二块B2定位于阴极侧转接流路4C和旁通流路B相连接的分支部。由此，流路切换阀30切换为将流动水从阴极侧转接流路4C向旁通流路B引导的第二状态。在第二状态下，流路切换阀30使已通过第二阴极室20C之后的流动水通过阴极侧输出流路5C，而不会通过第一阴极室10C。在该情况下，从阳极侧输入流路3A引导到第二阳极室20A的流动水也经由阳极侧转接流路4A流入到第一阳极室10A。
采用上述结构，由于与实施方式3的电解水生成装置300大致相同的理由，因此也能够抑制已通过第二阴极室20C和第一阴极室10C这两者之后的碱性离子水的pH变得高于设想范围内的值。
另外，除了上述的本实施方式的电解水生成装置300的结构之外，还可以设置其他旁通流路和其他流路切换阀，以便在使流动水不通过第一阴极室10C时，使流动水不通过第一阳极室10A。其他旁通流路与阳极侧转接流路4A和阳极侧输出流路5A连接。另外，其他流路切换阀设于阳极侧转接流路4A和其他旁通流路相连接的分支部。由此，在从电解水生成装置300获取净化水时，流动水不通过第一阴极室10C和第一阳极室10A这两者。因此，在设置上述的其他旁通流路和其他流路切换阀的情况下，与仅设置旁通流路B和流路切换阀30的情况相比，能够更可靠地抑制碱性离子水的pH变得高于设想范围内的值。
附图标记说明
1A、第一阳极；1C、第一阴极；2A、第二阳极；2C、第二阴极；3、输入流路；3A、阳极侧输入流路；3C、阴极侧输入流路；3M、主干输入流路；4、转接流路；4A、阳极侧转接流路；4C、阴极侧转接流路；5、输出流路；5A、阳极侧输出流路；5C、阴极侧输出流路；10、阳离子交换膜；10A、第一阳极室；10C、第一阴极室；20、中性隔膜；20A、第二阳极室；20C、第二阴极室；30、流路切换阀；40、止回阀；50、控制部；100、第一电解槽；200、第二电解槽；300、电解水生成装置；B、旁通流路；BA、阳极侧旁通流路；BC、阴极侧旁通流路；BM、主干旁通流路；F、过滤部。

Claims (5)

1.一种电解水生成装置，其中，
该电解水生成装置具备：
第一电解槽，该第一电解槽包括第一阴极室、第一阳极室以及阳离子交换膜，该阳离子交换膜将所述第一阴极室与所述第一阳极室分隔；
第二电解槽，该第二电解槽包括第二阴极室、第二阳极室以及中性隔膜，该中性隔膜将所述第二阴极室与所述第二阳极室分隔，抑制分子通过，但允许阳离子和阴离子通过；
主干输入流路；
阴极侧输入流路，其从所述主干输入流路分支出来，与所述第一阴极室的入口连接；
阳极侧输入流路，其从所述主干输入流路分支出来，与所述第一阳极室的入口连接；
阴极侧转接流路，其与所述第一阴极室的出口和所述第二阴极室的入口连接；
阳极侧转接流路，其与所述第一阳极室的出口和所述第二阳极室的入口连接；
主干旁通流路，其与所述主干输入流路连接；
阴极侧旁通流路，其从所述主干旁通流路分支出来，与所述阴极侧转接流路连接；
阳极侧旁通流路，其从所述主干旁通流路分支出来，与所述阳极侧转接流路连接；以及
流路切换阀，其设于所述主干输入流路和所述主干旁通流路相连接的分支部，
所述流路切换阀能够切换为第一状态或者切换为第二状态，
在所述第一状态下，通过将流动水从所述主干输入流路向所述阴极侧输入流路引导，并且将流动水从所述主干输入流路向所述阳极侧输入流路引导，从而使所述流动水在通过所述第一阴极室和所述第一阳极室之后，再通过所述第二阴极室和所述第二阳极室，
在所述第二状态下，通过将所述流动水从所述主干输入流路向所述主干旁通流路引导，从而使所述流动水通过所述第二阴极室和所述第二阳极室，而不会通过所述第一阴极室和所述第一阳极室。
2.根据权利要求1所述的电解水生成装置，其中，
该电解水生成装置还具备止回阀，该止回阀设于所述阴极侧旁通流路，用于防止所述流动水倒流，
在所述流路切换阀成为所述第一状态的情况下，所述止回阀防止所述流动水从所述阴极侧转接流路经由所述阴极侧旁通流路、所述阳极侧旁通流路和所述阳极侧转接流路朝向所述第二阳极室流动。
3.一种电解水生成装置，其中，
该电解水生成装置具备：
第一电解槽，该第一电解槽包括第一阴极室、第一阳极室以及阳离子交换膜，该阳离子交换膜将所述第一阴极室与所述第一阳极室分隔；
第二电解槽，该第二电解槽包括第二阴极室、第二阳极室以及中性隔膜，该中性隔膜将所述第二阴极室与所述第二阳极室分隔，抑制分子通过，但允许阳离子和阴离子通过；
阴极侧输入流路，其与所述第一阴极室的入口连接；
阴极侧转接流路，其与所述第一阴极室的出口和所述第二阴极室的入口连接；
旁通流路，其与所述阴极侧输入流路和所述阴极侧转接流路连接；以及
流路切换阀，其设于所述阴极侧输入流路和所述旁通流路相连接的分支部，
所述流路切换阀能够切换为第一状态或者切换为第二状态，
在所述第一状态下，通过将流动水从所述阴极侧输入流路向所述第一阴极室引导，从而使所述流动水在通过所述第一阴极室之后，再通过所述第二阴极室，
在所述第二状态下，通过将所述流动水从所述阴极侧输入流路向所述旁通流路引导，从而使所述流动水通过所述第二阴极室，而不会通过所述第一阴极室。
4.一种电解水生成装置，其中，
该电解水生成装置具备：
第一电解槽，该第一电解槽包括第一阴极室、第一阳极室以及阳离子交换膜，该阳离子交换膜将所述第一阴极室与所述第一阳极室分隔；
第二电解槽，该第二电解槽包括第二阴极室、第二阳极室以及中性隔膜，该中性隔膜将所述第二阴极室与所述第二阳极室分隔，抑制分子通过，但允许阳离子和阴离子通过；
阴极侧转接流路，其与所述第二阴极室的出口和所述第一阴极室的入口连接；
阴极侧输出流路，其与所述第一阴极室的出口连接；
旁通流路，其将所述阴极侧转接流路和所述阴极侧输出流路连接；以及
流路切换阀，其设于所述阴极侧转接流路和所述旁通流路相连接的分支部，
所述流路切换阀能够切换为第一状态或者切换为第二状态，
在所述第一状态下，通过将流动水从所述阴极侧转接流路向所述第一阴极室引导，从而使已通过所述第二阴极室之后的所述流动水通过所述第一阴极室，
在所述第二状态下，通过将所述流动水从所述阴极侧转接流路向所述旁通流路引导，从而使已通过所述第二阴极室之后的所述流动水通过所述阴极侧输出流路，而不会通过所述第一阴极室。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的电解水生成装置，其中，
所述第一阴极室包括第一阴极，所述第一阳极室包括第一阳极，所述第二阴极室包括第二阴极，所述第二阳极室包括第二阳极，
该电解水生成装置还具备用于控制所述第一电解槽、所述第二电解槽和所述流路切换阀的控制部，
所述控制部在执行对所述第一阴极与所述第一阳极之间和所述第二阴极与所述第二阳极之间分别施加直流电压的控制的情况下，所述控制部执行将所述流路切换阀切换为所述第一状态的控制，
所述控制部在执行不对所述第一阴极与所述第一阳极之间施加所述直流电压的控制的情况下，所述控制部执行将所述流路切换阀切换为所述第二状态的控制。
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