JPWO2017138048A1 - 電解水生成装置 - Google Patents

Abstract

本開示に係る電解水生成装置は、原水を供給する原水路と接続可能な第１の水槽および第２の水槽と、第３の水槽と、第４の水槽と、第１の水槽に設けられる第１の電極と、第２の水槽に設けられ、第１の電極に対応する第２の電極と、第３の水槽に設けられる第３の電極と、第４の水槽に設けられ、第３の電極に対応する第４の電極と、第１の水槽と第２の水槽とを区画するイオン交換膜と、第２の水槽と第４の水槽とを連通する第１の連通路とを備える。これにより、溶存水素濃度が高いアルカリ性水の生成が可能であり、構成要素が化学的に損傷しにくい電解水生成装置を提供する。

Description

本開示は電解水生成装置に関する。

アルカリ性水が身体の健康の維持および増進に寄与することが知られている。例えば、ｐＨが９．５程度のアルカリ性水は、胃腸の状態の改善に効果がある。ｐＨが１０よりも高いアルカリ性水は料理のあく抜き等に用いられる。溶存水素濃度が高いアルカリ性水は、老化および病気の原因と推測されている活性酸素の除去に寄与すると考えられている。

特許文献１は、溶存水素濃度が高いアルカリ性水を生成するための電解水生成装置の一例を開示している。この電解水生成装置は、第１の陽極槽、第１の陰極槽、および、隔膜に加え、第１の陽極槽において生成された酸性水が供給される第２の陽極槽、第１の陰極槽において生成されたアルカリ性水が供給される第２の陰極槽、および、第２の陽極槽と第２の陰極槽とを区画するイオン交換膜を備える。第２の陽極槽および第２の陰極槽では固体高分子膜（ＳＰＥ：Ｓｏｌｉｄ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ）法により水が電気分解される。

特開２００５−４０７８１号公報

特許文献１の電解水生成装置によれば、第１の陰極槽において生成されたアルカリ性水が第２の陰極槽に供給されるため、炭酸カルシウム等のスケールが第２の陰極槽に付着することがある。付着したスケールを酸性水を用いて除去することもできるが、その場合には第２の陰極槽の電極およびイオン交換膜等が化学的に損傷するおそれがある。また、第２の陰極槽とは別に、第１の陽極槽において生成された酸性水が第２の陽極槽に供給されるため、第２の陽極槽の構成要素が化学的に損傷するおそれもある。

本開示の目的は、溶存水素濃度が高いアルカリ性水の生成が可能であり、構成要素が化学的に損傷しにくい電解水生成装置を提供することである。

本開示に係る電解水生成装置の一形態は、原水を供給する原水路と接続可能な第１の水槽および第２の水槽と、第３の水槽と、第４の水槽と、第１の水槽に設けられる第１の電極と、第２の水槽に設けられ、第１の電極に対応する第２の電極と、第３の水槽に設けられる第３の電極と、第４の水槽に設けられ、第３の電極に対応する第４の電極と、第１の水槽と第２の水槽とを区画するイオン交換膜と、第２の水槽と第４の水槽とを連通する第１の連通路とを備える。

溶存水素濃度が高いアルカリ性水の生成が可能であり、構成要素が化学的に損傷しにくい電解水生成装置を提供できる。

図１は、第１の実施形態の電解水生成装置の全体の模式図である。 図２は、第２の実施形態の電解水生成装置の全体の模式図である。 図３は、第３の実施形態の電解水生成装置の全体の模式図である。 図４は、第４の実施形態の電解水生成装置の全体の模式図である。

（電解水生成装置が取り得る形態の一例）
本開示に係る電解水生成装置の一形態は、原水を供給する原水路と接続可能な第１の水槽および第２の水槽と、第３の水槽と、第４の水槽と、第１の水槽に設けられる第１の電極と、第２の水槽に設けられ、第１の電極に対応する第２の電極と、第３の水槽に設けられる第３の電極と、第４の水槽に設けられ、第３の電極に対応する第４の電極と、第１の水槽と第２の水槽とを区画するイオン交換膜と、第２の水槽と第４の水槽とを連通する第１の連通路とを備える。

上記電解水生成装置によれば、第１の電極の電位が第２の電極の電位よりも高くなるように第１の電極および第２の電極に電圧が与えられた場合、第２の水槽において溶存水素濃度が高い水素水が生成される。次に、第３の電極の電位が第４の電極の電位よりも高くなるように第３の電極および第４の電極に電圧が与えられた場合、第４の水槽においてｐＨが高められたアルカリ性水素水が生成される。このように、第３の水槽および第４の水槽よりも上流側に設けられる第１の水槽および第２の水槽において溶存水素濃度を高めるための水処理が実施されることにより、アルカリ性水素水が第１の水槽および第２の水槽に給水されない。このため、第１の水槽および第２の水槽に炭酸カルシウム等のスケールが付着しにくく、スケールを酸性水で溶解する必要性が低くなり、第１の水槽および第２の水槽が化学的に損傷しにくい。また、第３の水槽において生成される酸性水も第１の水槽および第２の水槽に供給されないため、イオン交換膜、第１の水槽、および、第２の水槽が化学的に損傷するおそれが一層低減される。

上記電解水生成装置の一例によれば、第１の水槽と第３の水槽とを連通する第２の連通路をさらに備える。

上記電解水生成装置によれば、第１の水槽で使用された水が第３の水槽で再び使用されるため、電解水生成装置において使用される原水の量が減少する。

上記電解水生成装置の一例によれば、第２の水槽の水を加圧可能な第１の加圧部をさらに備える。

ヘンリーの法則によれば、溶解度が小さく、溶媒と反応しない気体を一定温度および一定体積の溶媒に溶解するとき、溶媒に溶解する気体の物質量はその気体の分圧に比例する。水素は水に対する溶解度が小さく、ヘンリーの法則に従う。このため、加圧部を備える上記電解水生成装置によれば、第２の水槽中の水の水圧を高めることにより、水に溶解する水素の物質量が増加し、水素水の溶存水素濃度を一層高めることができる。

上記電解水生成装置の一例によれば、第１の加圧部は第１の連通路に設けられる。

上記電解水生成装置によれば、アルカリ性水が加圧部を通過しないため、加圧部にスケールが付着しにくい。

上記電解水生成装置の一例によれば、電気分解された水を第４の水槽から取り出すための第１の水路をさらに備え、第１の加圧部は第１の水路に設けられる。

上記電解水生成装置によれば、第１の水路の流量を制限することにより、第２の水槽の水および第４の水槽の水を加圧できる。このため、第２の水槽において溶存水素濃度がより高い水を生成できる。

上記電解水生成装置の一例によれば、第３の水槽は原水を供給する原水路と接続可能である。

上記電解水生成装置によれば、第３の電極の電位が第４の電極の電位よりも高くなるように第３の電極および第４の電極に電圧が与えられた場合、第３の水槽では水の酸化反応が生じ、第４の水槽では水の還元反応が生じる。溶存酸素濃度が高い水ではなく原水が第３の水槽に供給されるため、第３の水槽における酸化反応が生じやすい。これにともない第４の水槽における還元反応が生じやすく、第４の水槽で生成されるアルカリ性水素水のｐＨが高められやすい。

上記電解水生成装置の一例によれば、電解質を溶解した水を第３の水槽に給水可能な加塩路をさらに備える。

上記電解水生成装置によれば、第４の水槽に供給する水に電解質を添加せずに電気分解を促進できる。このため、添加する電解質が塩である場合に、第４の水槽に供給される水に塩分が含まれにくく、飲用に一層適したアルカリ性水素水を生成できる。

上記電解水生成装置の一例によれば、第２の連通路に設けられ、第１の水槽の水を加圧可能な第２の加圧部をさらに備える。

上記電解水生成装置によれば、第１の水槽における水圧と第２の水槽における水圧とを略等しい状態にすることができる。これにより、第１の水槽と第２の水槽との内圧差に基づく負荷がイオン交換膜にかかることを防止することができる。

上記電解水生成装置の一例によれば、原水路は第１の水層に接続する第１水槽接続路と第２の水層に接続する第２水槽接続路とに分岐され、第１水槽接続路には第３の加圧部がさらに設けられている。また、電気分解された水を第３の水槽から取り出す第１の管に設けられ、第３の水槽の水を加圧可能な第４の加圧部をさらに備えている。

上記電解水生成装置によれば、原水路を通じて第１の水槽と第２の水槽に供給される原水の両水槽間での供給比率を調整することができる。これにより、第１の水槽３１を通過する水の量を所望の量に調整することができる。また、第３の水槽から第４の水槽に混入する水の量を抑制し、第４の水槽を化学的に損傷させるおそれが低減する。

（実施の形態１）
図１に示されるように、電解水生成装置１０は、イオン交換膜３９により区画された第１の水槽３１および第２の水槽３５を有する水素水槽３０、および、隔膜４９により隔離された第３の水槽４１および第４の水槽４５を有するアルカリ水槽４０を備える。水素水槽３０およびアルカリ水槽４０は、ケース２０に格納されている。

電解水生成装置１０の外部には、蛇口１および流路切替器２が設けられる。蛇口１は水道水を吐出する。流路切替器２は、蛇口１に取り付けられ、使用者の操作に応じて給水口１１に水道水を給水する。

電解水生成装置１０は、ケース２０の外部に向けて突出する給水口１１、第１の吐水口１２、および、第２の吐水口１３を備える。給水口１１は、電解水生成装置１０の内部に水道水を給水する。第１の吐水口１２は、電解水生成装置１０から水道水よりもｐＨが高いアルカリ性水、または、アルカリ性水素水を吐水する。アルカリ性水素水は、アルカリ性水よりも溶存水素濃度が高い。第２の吐水口１３は、電解水生成装置１０から水道水よりもｐＨが低い酸性水を吐水する。

ケース２０は、浄水部２１、第１の電源２４、第２の電源２５、第１の切替器２６、第２の切替器２７、原水路５０、第１の連通路５１、第２の連通路５２、第１の水路５３、および、第１の管５４を格納する。浄水部２１は、活性炭式およびろ過膜式の浄水器であり、水道水を浄化する。浄水部２１により浄化された水である原水は、原水路５０を通過して水素水槽３０に供給される。浄水部２１は、活性炭部２２およびろ過膜部２３を備える。活性炭部２２は活性炭を有し、水道水から有機物、臭い、および、残留塩素等を除去する。ろ過膜部２３は、一例として、ポリエチレン製の中空糸膜を有し、活性炭部２２を通過した水から０．１マイクロメートル以上の粒子、雑菌、および、赤錆等を除去する。

第１の電源２４および第２の電源２５は、水素水槽３０およびアルカリ水槽４０において電気分解を行うために使用される直流電源である。第１の電源２４の陽極２４Ｘの電位Ｖ１Ａは、第１の電源２４の陰極２４Ｙの電位Ｖ１Ｂよりも高い。第２の電源２５の陽極２５Ｘの電位Ｖ２Ａは、第２の電源２５の陰極２５Ｙの電位Ｖ２Ｂよりも高い。

第１の切替器２６は、第１の入力端子２６Ａ、第２の入力端子２６Ｂ、第１の切替スイッチ２６Ｅ、第１の出力端子２６Ｘ、および、第２の出力端子２６Ｙを備える。第１の入力端子２６Ａおよび第２の入力端子２６Ｂは、それぞれ第１の電源２４の陽極２４Ｘおよび陰極２４Ｙに接続される。第１の切替器２６は、第１の切替スイッチ２６Ｅの操作に応じて第１の出力端子２６Ｘおよび第２の出力端子２６Ｙの電位を電位Ｖ１Ａおよび電位Ｖ１Ｂに設定する。また、第１の切替スイッチ２６Ｅの操作により、通常モード、逆電モード、および、絶縁モードに切替え可能である。通常モードでは、第１の出力端子２６Ｘの電位が電位Ｖ１Ａに設定され、第２の出力端子２６Ｙの電位が電位Ｖ１Ｂに設定される。逆電モードでは、第１の出力端子２６Ｘの電位が電位Ｖ１Ｂに設定され、第２の出力端子２６Ｙの電位が電位Ｖ１Ａに設定される。絶縁モードでは、第１の入力端子２６Ａおよび第２の入力端子２６Ｂは、第１の電源の陽極２４Ｘおよび陰極２４Ｙと電気的に接続されない。第１の切替スイッチ２６Ｅは、一例として、ケース２０の外面に設けられたボタンである。

第２の切替器２７は、第３の入力端子２７Ａ、第４の入力端子２７Ｂ、第２の切替スイッチ２７Ｅ、第３の出力端子２７Ｘ、および、第４の出力端子２７Ｙを備える。第３の入力端子２７Ａおよび第４の入力端子２７Ｂは、それぞれ第２の電源２５の陽極２５Ｘおよび陰極２５Ｙに接続される。第２の切替器２７は、第２の切替スイッチ２７Ｅの操作に応じて第３の出力端子２７Ｘおよび第４の出力端子２７Ｙの電位を電位Ｖ２Ａおよび電位Ｖ２Ｂに設定する。また、第２の切替スイッチ２７Ｅの操作により、通常モードおよび逆電モードに切替え可能である。通常モードでは、第３の出力端子２７Ｘの電位が電位Ｖ２Ａに設定され、第４の出力端子２７Ｙの電位が電位Ｖ２Ｂに設定される。逆電モードでは、第３の出力端子２７Ｘの電位が電位Ｖ２Ｂに設定され、第４の出力端子２７Ｙの電位が電位Ｖ２Ａに設定される。第２の切替スイッチ２７Ｅは、一例として、ケース２０の外面に設けられたボタンである。

水素水槽３０は、原水を第１の電源２４により電気分解し、原水よりも溶存水素濃度が高い水素水を生成する。水素水槽３０は、第１の水槽３１、第２の水槽３５、および、イオン交換膜３９を備える。第１の水槽３１は、第１の流入口３２、第１の流出口３３、および、第１の電極３４を備える。第２の水槽３５は、第２の流入口３６、第２の流出口３７、および、第２の電極３８を備える。第１の水槽３１および第２の水槽３５は一体に形成され、イオン交換膜３９により区画される。イオン交換膜３９は陽イオン交換膜であり、第１の水槽３１および第２の水槽３５中の水に含まれる陽イオンを通過させることができる。水素水槽３０の形状は、第１の流入口３２および第２の流入口３６から第１の流出口３３および第２の流出口３７に水が通過しやすい形状が好ましい。第１の電極３４および第１の出力端子２６Ｘは電気的に接続される。第２の電極３８および第２の出力端子２６Ｙは電気的に接続される。第１の電極３４および第２の電極３８はイオン交換膜３９に接するように配置され、発生した気体が抜けやすい構造、一例として、多孔質構造を有している。電極の材料として、基材にチタン等の腐食に強い材料を用い、表面に触媒として白金系材料をめっきしたものが好ましい。

アルカリ水槽４０は、水素水槽３０で生成された水素水を第２の電源２５により電気分解し、アルカリ性水素水を生成する。アルカリ水槽４０は、第３の水槽４１、第４の水槽４５、および、隔膜４９を備える。第３の水槽４１は、第３の流入口４２、第３の流出口４３、および、第３の電極４４を備える。第４の水槽４５は、第４の流入口４６、第４の流出口４７、および、第４の電極４８を備える。第３の水槽４１および第４の水槽４５は一体に形成され、隔膜４９により隔離される。アルカリ水槽４０の形状は、第３の流入口４２および第４の流入口４６から第３の流出口４３および第４の流出口４７に水が通過しやすい形状が好ましい。第３の電極４４および第４の電極４８は、アルカリ水槽４０を通過する水との接触面積が広くなる形状、一例として、第３の水槽４１の内面および第４の水槽４５の内面に沿って伸びる形状が好ましい。第３の電極４４および第３の出力端子２７Ｘは電気的に接続される。第４の電極４８および第４の出力端子２７Ｙは電気的に接続される。

第１の連通路５１は、第２の流出口３７と第４の流入口４６とを連通する。第２の連通路５２は、第１の流出口３３と第３の流入口４２とを連通する。原水路５０は、ろ過膜部２３と第１の流入口３２および第２の流入口３６とを連通する。第１の水路５３は、第４の流出口４７と第１の吐水口１２とを連通する。第１の管５４は、第３の流出口４３と第２の吐水口１３とを連通する。

電解水生成装置１０の水素水槽３０の動作について説明する。

蛇口１から吐出された水道水は、給水口１１を通過し、浄水部２１に供給される。浄水部２１により浄化された原水は、水素水槽３０の第１の水槽３１および第２の水槽３５に供給される。

第１の切替器２６が通常モードのとき、第１の電極３４の電位はＶ１Ａ程度に設定され、第２の電極３８の電位はＶ１Ｂ程度に設定される。第１の電極３４の電位は第２の電極３８の電位よりも高いため、第１の水槽３１において、以下の［１］式に示される原水の酸化反応が生じる。

［１］式は、原水中の水分子Ｈ２Ｏが酸化され、水素イオンＨ＋および酸素Ｏ２が生成されることを表した化学反応式である。生成された水素イオンＨ＋は、イオン交換膜３９を介して第２の水槽３５に移動する。

第２の水槽３５において、第１の水槽３１から移動した水素イオンＨ＋に以下の［２］式に示される還元反応が生じる。

［２］式は、水素イオンＨ＋が還元されて、水素Ｈ２が生成されることを表した化学反応式である。電気分解の進行度が大きくなることにより、生成された水素Ｈ２が第１の水槽３１中の原水に溶け込み、溶存水素濃度が高くなる。

ここで、［１］式および［２］式で電子ｅ−の数を等しくすると、水素イオンＨ＋の数も等しくなる。すなわち、第１の水槽３１中の水および第２の水槽３５中の水の水素イオンＨ＋の合計数は、電気分解の進行度に依存しない。水素イオンＨ＋はイオン交換膜３９を介して第１の水槽３１および第２の水槽３５を移動可能であるため、理論的には第１の水槽３１中の水および第２の水槽３５中の水のｐＨは変化しない。このため、第２の水槽３５において生成される水は、溶存水素濃度が原水よりも高く、ｐＨが原水とほぼ同じである。

電解水生成装置１０のアルカリ水槽４０の動作について説明する。

第１の水槽３１で生成された水は、第２の連通路５２を介して第３の水槽４１に送られる。第２の水槽３５で生成された水は、第１の連通路５１を介して第４の水槽４５に送られる。第２の切替器２７が通常モードのとき、第３の電極４４の電位はＶ２Ａ程度に設定され、第４の電極４８の電位はＶ２Ｂ程度に設定される。第３の電極４４の電位は第４の電極４８の電位よりも高いため、第３の水槽４１において、以下の［３］式および［４］式に示される原水の酸化反応が生じる。

［３］式は、原水中の水分子Ｈ２Ｏが酸化され、水素イオンＨ＋および酸素Ｏ２が生成されることを表した化学反応式である。電気分解が進むと水素イオンＨ＋の濃度が高まり、酸性水が生成される。［４］式は、原水中の塩化物イオンＣｌ−が酸化され塩素Ｃｌ２が生成されることを表した化学反応式である。［４］式の反応は［３］式の反応よりも優先する。生成された塩素Ｃｌ２は、以下の［５］式に示される化学反応を生じる。［５］式は、原水中の水分子Ｈ２Ｏおよび塩素Ｃｌ２から次亜塩素酸ＨＣｌＯおよび塩酸ＨＣｌが生成されることを表した化学反応式である。

第３の水槽４１において生成される酸性水には、次亜塩素酸ＨＣｌＯが含まれる。生成された次亜塩素酸ＨＣｌＯを含む水は強酸性である。強酸性水は、水槽等の構成要素を化学的に損傷させるおそれがある。このため、電解水生成装置１０は、次亜塩素酸ＨＣｌＯが含む酸性水を第１の管５４を介して第２の吐水口１３から電解水生成装置１０の外部へ吐出する。

一方、第４の水槽４５においては、以下の［６］式に示される水素水の還元反応が生じる。

［６］式は、水素水中の水分子Ｈ２Ｏが還元され、水酸化物イオンＯＨ−および水素Ｈ２が生成される化学反応式である。電気分解が進むと水酸化物イオンＯＨ−の濃度が高まり、アルカリ性水素水が生成される。アルカリ水槽４０の電気分解は、アルカリ性水素水のｐＨが飲用に適した値、例えば、ｐＨが９．５程度となるように制御される。

水のｐＨがアルカリ性のとき、さらに以下の［７］式に示される化学反応が生じる。

［７］式は、アルカリ性水中のカルシウムイオンＣａ２＋および炭酸イオンＣＯ３２−から炭酸カルシウムＣａＣＯ３が生成されることを表した化学反応式である。生成されたアルカリ性水素水は、第１の水路５３を介して第１の吐水口１２から外部に吐出される。

このアルカリ性水素水が水槽等の構成要素に供給された場合、生成された炭酸カルシウムＣａＣＯ３がスケールとして構成要素に付着する。なお、［７］式の反応は水素水の溶存水素濃度に関係せず、アルカリ性水としての性質である。

電解水生成装置１０の第１の水槽３１および第２の水槽３５には、アルカリ性水が供給されないため、スケールが付着しにくい。このため、第１の水槽３１および第２の水槽３５に付着したスケールを酸性水で溶解する必要が少なく、第１の水槽３１および第２の水槽３５が化学的に損傷しにくい。

また、ｐＨを高めるときに第３の水槽４１において生成される酸性水が第１の水槽３１および第２の水槽３５に供給されないため、イオン交換膜３９、第１の水槽３１、および、第２の水槽３５を化学的に損傷するおそれが低減され、電解水生成装置１０の寿命が延ばされる。

また、電解水生成装置１０は、第１の水槽３１と第３の水槽４１とを連通する第２の連通路５２を備えるため、第１の水槽３１で使用した水を第３の水槽４１の電気分解に再び使用できる。このため、電解水生成装置１０により使用される原水の量が減少する。

（実施の形態２）
実施の形態２の電解水生成装置１０Ａは、実施の形態１の電解水生成装置１０と実質的に同じ構成を備える。実施の形態２では、第１の加圧部６０をさらに備え、第１の連通路５１に替えて第１の連通路５１Ａを備える点において、実施の形態１の構成と相違する。

図２に示されるとおり、第１の連通路５１Ａには第１の加圧部６０が設けられる。第１の加圧部６０は、第２の水槽３５の水を加圧可能である。一例では、第１の加圧部６０はオリフィス６１を含み、第１の連通路５１Ａの流量を制限することにより第２の水槽３５中の水を加圧する。一例として、第１の連通路５１における水圧が１００ｋＰａであるとき、第１の連通路５１Ａのオリフィス６１の上流の水圧は１５０ｋＰａ程度に上昇する。

第２の水槽３５中の水の水圧が高まると、ヘンリーの法則に基づいて、水に溶解する水素の物質量が増加する。このため、第２の水槽３５中の水素水の溶存水素濃度がより高まる。また、第１の加圧部６０が第１の連通路５１に設けられるため、アルカリ性ではない水が第１の加圧部６０を通過する。このため、第１の加圧部６０にスケールが付着しにくい。

（実施の形態３）
実施の形態３の電解水生成装置１０Ｂは、実施の形態１の電解水生成装置１０と実質的に同じ構成を備える。実施の形態３では、第２の連通路５２に替えて第２の水路５５および第３の水路５６を備え、第３の吐水口１４をさらに備える点において、実施の形態１の構成と相違する。

図３に示されるとおり、第３の吐水口１４はケース２０を貫通する。第２の水路５５は、第１の流出口３３と第３の吐水口１４とを連通する。第３の水路５６は、第３の流入口４２と原水路５０とを接続する。

第１の切替器２６が通常モードのとき、第１の水槽３１において［３］式に示される酸化反応が生じる。このため、第１の水槽３１において生成された水は溶存酸素濃度が高い。生成された溶存酸素濃度が高い水は、第２の水路５５を介して外部に排出される。

第３の水路５６は、原水路５０から原水を第３の水槽４１に供給する。第２の切替器２７が通常モードのとき、供給された原水に［３］式に示される酸化反応が生じる。溶存酸素濃度が高い水が供給される電解水生成装置１０の第３の水槽４１に比較して、原水が供給される電解水生成装置１０Ｂの第３の水槽４１は酸化反応が生じやすい。このため、第３の水槽４１の対をなす第４の水槽４５において還元反応が生じやすく、第４の水槽４５のｐＨが上昇しやすい。

（実施の形態４）
実施の形態４の電解水生成装置１０Ｃは、実施の形態２の電解水生成装置１０Ａと実質的に同じ構成を備える。実施の形態４では、第２の加圧部７０、第３の加圧部８０、および、第４の加圧部９０をさらに備える点において、実施の形態２の構成と相違する。さらに、原水路５０に替えて原水路５０Ａを備える点、第２の連通路５２に替えて第２の連通路５２Ａを備える点、第１の管５４に替えて第１の管５４Ａを備える点において、実施の形態２の構成と相違する。

図４に示されるとおり、第２の連通路５２Ａには第２の加圧部７０が設けられる。第２の加圧部７０は、第１の水槽３１の水を加圧可能である。一例では、第２の加圧部７０はオリフィス７１を含み、第２の連通路５２Ａの流量を制限することにより第１の水槽３１中の水を加圧する。これにより、第１の水槽３１中の水の水圧を、第１の加圧部６０により加圧されている第２の水槽３５中の水の水圧と略等しい状態にすることができる。したがって、第１の水槽３１と第２の水槽３５の内圧差に基づく負荷がイオン交換膜３９にかかることを防止することができる。

また、図４に示されるとおり、原水路５０Ａは水素水槽３０の上流側で、第１の水槽３１に接続する第１水槽接続路５０Ｂと第２の水槽３５に接続する第２水槽接続路５０Ｃとに分岐される。第１水槽接続路５０Ｂには、第３の加圧部８０が設けられる。一例では、第３の加圧部８０はオリフィス８１を含む。第３の加圧部８０により、原水路５０Ａを通じて第１の水槽３１と第２の水槽３５に供給される原水の両水槽間での供給比率を調整することができる。その結果、第１の水槽３１を通過する水の量を所望の量に調整することができる。

さらに、図４に示されるとおり、第１の管５４Ａには第４の加圧部９０が設けられる。一例では、第４の加圧部９０はオリフィス９１を含み、第３の水槽４１の水を加圧可能である。これにより、第３の水槽４１中の水の水圧を上げて、第３の水槽４１の内圧と第４の水槽４５の内圧との差を減少させることができる。その結果、第３の水槽４１から第４の水槽４５に混入する水の量を抑制することができる。上述の通り、第３の水槽４１において生成される酸性水には次亜塩素酸ＨＣＬＯが含まれているので、第４の水槽４５に混入する水の量を抑制することで第４の水槽４５を化学的に損傷させるおそれが低減する。

なお、本実施の形態においては、第２の加圧部７０、第３の加圧部８０、および、第４の加圧部９０を設ける構成について説明したがこれに限られない。第２の加圧部７０、第３の加圧部８０、および、第４の加圧部９０のうち少なくとも一つの加圧部を設ける構成としてもよい。たとえば、第２の加圧部７０、第３の加圧部８０、および、第４の加圧部９０のうち、第２の加圧部７０のみ設ける構成が例示される。

（変形例）
上記各実施の形態に関する説明は本開示に係る電解水生成装置が取り得る形態の例示であり、その形態を制限することを意図していない。本開示に係る電解水生成装置は実施の形態以外に例えば以下に示される上記各実施の形態の変形例、および、相互に矛盾しない少なくとも２つの変形例が組み合わせられた形態を取り得る。

・原水の作成方法は、任意に変更可能である。第１の例では、井戸水またはミネラルウォーターを浄水部２１により浄水し、浄水された原水を電解水生成装置１０に供給する。第２の例では、浄水部２１を省略して、水道水を原水として電解水生成装置１０に直接的に供給する。

・原水に電解質を添加する添加部を、電解水生成装置１０に付加できる。添加部は、例えば浄水部２１から吐出された原水に、電解質の一例である塩を添加する。添加された塩が水中でナトリウムイオンＮａ＋および塩化物イオンＣｌ−となるため、原水の電気分解が促進される。このため、生成されるアルカリ性水のｐＨが高められやすい。

・実施の形態３の第３の水路５６を、電解質を溶解した水を第３の水槽４１に供給可能な加塩路に変更可能である。この場合、電解質を添加する添加部が加塩路に設置、または、電解質を溶解した水が外部から加塩路に供給される。電解質を溶解した水は電気分解しやすい。しかし、第４の水槽４５に供給される水に塩分が含まれる場合、アルカリ性水の味が変化することがある。加塩路を含む上記変形例によれば、第４の水槽４５に供給される水に塩分が含まれにくいため、飲用に一層適したアルカリ性水素水を生成できる。

・第１の加圧部６０の設置箇所は第１の連通路５１に限られず、第２の水槽３５の下流側における任意の箇所に変更可能である。第１の例では、第１の加圧部６０は第１の水路５３に設けられる。この場合、第１の加圧部６０よりも上流の第２の水槽３５および第４の水槽４５の水圧が上昇する。第２の例では、第１の加圧部６０は第１の吐水口１２に接続された外部の管に設けられる。第３の例では、第１の加圧部６０は第２の水槽３５に設けられる。この場合、例えば第２の水槽３５内にオリフィス６１が設けられる。

・第１の加圧部６０、第２の加圧部７０、第３の加圧部８０、および第４の加圧部９０の構成は任意に変更可能である。第１の例では、これらの加圧部は水の流量を調節する弁を含む。第２の例では、これらの加圧部は管内を流れる水に抵抗を与える突起を含む。

・第１の連通路５１の構成は、任意に変更可能である。一例では、第１の連通路５１は、第２の水槽３５と第３の水槽４１とをさらに連通する。この場合、第１の水槽３１および第２の水槽３５と第３の水槽４１および第４の水槽４５との間に第１の連通路５１とは別の水路を設ける必要がないため、水路に関する構成を簡素化できる。

本開示に係る電解水生成装置は、構成要素を化学的に損傷しにくく装置の寿命を延ばすことが可能となるため、多量の水を使用、または、構成要素を補修しにくい家電製品に適用できる。

１０ 電解水生成装置
１０Ａ 電解水生成装置
１０Ｂ 電解水生成装置
１０Ｃ 電解水生成装置
３１ 第１の水槽
３４ 第１の電極
３５ 第２の水槽
３８ 第２の電極
３９ イオン交換膜
４１ 第３の水槽
４４ 第３の電極
４５ 第４の水槽
４８ 第４の電極
５０ 原水路
５０Ａ 原水路
５０Ｂ 第１水槽接続路
５０Ｃ 第２水槽接続路
５１ 第１の連通路
５１Ａ 第１の連通路
５２ 第２の連通路
５２Ａ 第２の連通路
５３ 第１の水路
５４ 第１の管
５４Ａ 第１の管
６０ 第１の加圧部
７０ 第２の加圧部
８０ 第３の加圧部
９０ 第４の加圧部

Claims (9)

1. 原水を供給する原水路と接続可能な第１の水槽および第２の水槽と、
   第３の水槽と、
   第４の水槽と、
   前記第１の水槽に設けられる第１の電極と、
   前記第２の水槽に設けられ、前記第１の電極に対応する第２の電極と、
   前記第３の水槽に設けられる第３の電極と、
   前記第４の水槽に設けられ、前記第３の電極に対応する第４の電極と、
   前記第１の水槽と前記第２の水槽とを区画するイオン交換膜と、
   前記第２の水槽と前記第４の水槽とを連通する第１の連通路とを備える
   電解水生成装置。
2. 前記第１の水槽と前記第３の水槽とを連通する第２の連通路をさらに備える
   請求項１に記載の電解水生成装置。
3. 前記第２の水槽の水を加圧可能な第１の加圧部をさらに備える
   請求項１または２に記載の電解水生成装置。
4. 前記第１の加圧部は前記第１の連通路に設けられる
   請求項３に記載の電解水生成装置。
5. 電気分解された水を前記第４の水槽から取り出すための第１の水路をさらに備え、
   前記第１の加圧部は前記第１の水路に設けられる
   請求項３または４に記載の電解水生成装置。
6. 前記第３の水槽は前記原水路と接続可能である
   請求項１〜５のいずれか一項に記載の電解水生成装置。
7. 電解質を溶解した水を前記第３の水槽に供給可能な加塩路をさらに備える
   請求項１〜６のいずれか一項に記載の電解水生成装置。
8. 前記第２の連通路に設けられ、前記第１の水槽の水を加圧可能な第２の加圧部をさらに備える
   請求項３に記載の電解水生成装置。
9. 前記原水路は前記第１の水層に接続する第１水槽接続路と前記第２の水層に接続する第２水槽接続路とに分岐され、
   前記第１水槽接続路には第３の加圧部がさらに設けられ、
   電気分解された水を前記第３の水槽から取り出す第１の管に設けられ、前記第３の水槽の水を加圧可能な第４の加圧部をさらに備える
   請求項８に記載の電解水生成装置。

Images