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WO2017138048A1 - 電解水生成装置 - Google Patents

電解水生成装置 Download PDF

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Publication number
WO2017138048A1
WO2017138048A1 PCT/JP2016/004624 JP2016004624W WO2017138048A1 WO 2017138048 A1 WO2017138048 A1 WO 2017138048A1 JP 2016004624 W JP2016004624 W JP 2016004624W WO 2017138048 A1 WO2017138048 A1 WO 2017138048A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
water
water tank
tank
electrolyzed
generating apparatus
Prior art date
Application number
PCT/JP2016/004624
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
泰士 山本
亮子 乾
喜典 田中
久徳 白水
敦志 辻
Original Assignee
パナソニックＩｐマネジメント株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by パナソニックＩｐマネジメント株式会社 filed Critical パナソニックＩｐマネジメント株式会社
Priority to JP2017566239A priority Critical patent/JP6650586B2/ja
Priority to CN201680080793.XA priority patent/CN108602695B/zh
Publication of WO2017138048A1 publication Critical patent/WO2017138048A1/ja

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/68—Treatment of water, waste water, or sewage by addition of specified substances, e.g. trace elements, for ameliorating potable water

Definitions

  • This disclosure relates to an electrolyzed water generator.
  • Alkaline water is known to contribute to the maintenance and enhancement of physical health. For example, alkaline water having a pH of about 9.5 is effective in improving gastrointestinal conditions. Alkaline water having a pH higher than 10 is used for cooking. Alkaline water with a high dissolved hydrogen concentration is thought to contribute to the removal of active oxygen, which is presumed to cause aging and disease.
  • Patent Document 1 discloses an example of an electrolyzed water generating device for generating alkaline water having a high dissolved hydrogen concentration.
  • the electrolyzed water generating apparatus includes a second anode tank, a first cathode, to which acidic water generated in the first anode tank is supplied.
  • a second cathode tank to which alkaline water generated in the tank is supplied, and an ion exchange membrane that partitions the second anode tank and the second cathode tank are provided.
  • water is electrolyzed by a solid polymer membrane (SPE) method.
  • SPE solid polymer membrane
  • An object of the present disclosure is to provide an electrolyzed water generating apparatus capable of generating alkaline water having a high dissolved hydrogen concentration and hardly causing chemical damage to constituent elements.
  • One form of the electrolyzed water generating apparatus includes a first water tank and a second water tank, a third water tank, a fourth water tank, and a first water tank that can be connected to a raw water channel that supplies raw water.
  • the second electrode Provided in the second water tank, the second electrode corresponding to the first electrode, the third electrode provided in the third water tank, and the fourth water tank.
  • the 4th electrode corresponding to the 3rd electrode, the ion exchange membrane which divides the 1st water tank and the 2nd water tank, and the 1st communicating path which connects the 2nd water tank and the 4th water tank With.
  • Alkaline water having a high dissolved hydrogen concentration can be generated, and an electrolyzed water generating device that is difficult to chemically damage components can be provided.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of the entire electrolyzed water generating apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of the entire electrolyzed water generating apparatus according to the second embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic diagram of the entire electrolyzed water generating apparatus according to the third embodiment.
  • FIG. 4 is a schematic diagram of the entire electrolyzed water generating apparatus according to the fourth embodiment.
  • One form of the electrolyzed water generating apparatus includes a first water tank and a second water tank, a third water tank, a fourth water tank, and a first water tank that can be connected to a raw water channel that supplies raw water.
  • the second electrode Provided in the second water tank, the second electrode corresponding to the first electrode, the third electrode provided in the third water tank, and the fourth water tank.
  • the 4th electrode corresponding to the 3rd electrode, the ion exchange membrane which divides the 1st water tank and the 2nd water tank, and the 1st communicating path which connects the 2nd water tank and the 4th water tank With.
  • the electrolyzed water generating apparatus when a voltage is applied to the first electrode and the second electrode so that the potential of the first electrode is higher than the potential of the second electrode, in the second water tank Hydrogen water with a high dissolved hydrogen concentration is generated.
  • the alkalinity whose pH is increased in the fourth water tank Hydrogen water is produced.
  • the electrolyzed water generating device further includes a second communication path that connects the first water tank and the third water tank.
  • the electrolyzed water generating device since the water used in the first water tank is reused in the third water tank, the amount of raw water used in the electrolyzed water generating device is reduced.
  • the electrolysis water generator further includes a first pressurizing unit capable of pressurizing the water in the second water tank.
  • the first pressurizing unit is provided in the first communication path.
  • the scale is difficult to adhere to the pressurizing part.
  • the electrolyzed water further includes a first water channel for taking out the electrolyzed water from the fourth water tank, and the first pressurizing unit is provided in the first water channel.
  • the water in the second water tank and the water in the fourth water tank can be pressurized by limiting the flow rate of the first water channel. For this reason, water with a higher dissolved hydrogen concentration can be generated in the second water tank.
  • the third water tank can be connected to a raw water channel that supplies raw water.
  • the electrolyzed water generating device when a voltage is applied to the third electrode and the fourth electrode so that the potential of the third electrode is higher than the potential of the fourth electrode, A water oxidation reaction occurs, and a water reduction reaction occurs in the fourth water tank. Since raw water rather than water having a high dissolved oxygen concentration is supplied to the third water tank, an oxidation reaction is likely to occur in the third water tank. Accordingly, the reduction reaction in the fourth water tank is likely to occur, and the pH of the alkaline hydrogen water generated in the fourth water tank is likely to be increased.
  • the apparatus further includes a salting channel capable of supplying water in which the electrolyte is dissolved to the third water tank.
  • electrolysis can be promoted without adding an electrolyte to the water supplied to the fourth water tank.
  • the electrolyte to add is a salt
  • the water supplied to a 4th water tank is hard to contain salt, and can produce
  • the apparatus further includes a second pressurizing unit that is provided in the second communication path and can pressurize the water in the first water tank.
  • the water pressure in the first water tank and the water pressure in the second water tank can be made substantially equal. Thereby, it can prevent that the load based on the internal pressure difference of a 1st water tank and a 2nd water tank applies to an ion exchange membrane.
  • the raw water channel is branched into a first water tank connection channel that is connected to the first water layer and a second water tank connection channel that is connected to the second water layer.
  • a third pressurizing part is further provided in the path.
  • tube which takes out the electrolyzed water from a 3rd water tank, and is further provided with the 4th pressurization part which can pressurize the water of a 3rd water tank.
  • the electrolyzed water generating device it is possible to adjust the supply ratio between both raw water tanks supplied to the first water tank and the second water tank through the raw water channel. Thereby, the amount of water passing through the first water tank 31 can be adjusted to a desired amount. In addition, the amount of water mixed into the fourth water tank from the third water tank is suppressed, and the possibility of chemically damaging the fourth water tank is reduced.
  • the electrolyzed water generating apparatus 10 includes a hydrogen water tank 30 having a first water tank 31 and a second water tank 35 partitioned by an ion exchange membrane 39, and a third water tank isolated by a diaphragm 49.
  • the alkaline water tank 40 having the water tank 41 and the fourth water tank 45 is provided.
  • the hydrogen water tank 30 and the alkaline water tank 40 are stored in the case 20.
  • a faucet 1 and a flow path switch 2 are provided outside the electrolyzed water generating apparatus 10.
  • the faucet 1 discharges tap water.
  • the flow path switching unit 2 is attached to the faucet 1 and supplies tap water to the water supply port 11 in accordance with a user operation.
  • the electrolyzed water generating apparatus 10 includes a water supply port 11, a first water discharge port 12, and a second water discharge port 13 that protrude toward the outside of the case 20.
  • the water supply port 11 supplies tap water into the electrolyzed water generating device 10.
  • the 1st spout 12 discharges alkaline water or alkaline hydrogen water whose pH is higher than tap water from the electrolyzed water generating apparatus 10.
  • Alkaline hydrogen water has a higher dissolved hydrogen concentration than alkaline water.
  • the 2nd spout 13 discharges acidic water whose pH is lower than tap water from the electrolyzed water generating apparatus 10.
  • the case 20 includes a water purification unit 21, a first power supply 24, a second power supply 25, a first switch 26, a second switch 27, a raw water channel 50, a first communication path 51, and a second communication path. 52, the first water channel 53, and the first pipe 54 are stored.
  • the water purification unit 21 is an activated carbon type and a filtration membrane type water purifier, and purifies tap water.
  • the raw water which is the water purified by the water purification unit 21, passes through the raw water channel 50 and is supplied to the hydrogen water tank 30.
  • the water purification unit 21 includes an activated carbon unit 22 and a filtration membrane unit 23.
  • the activated carbon part 22 has activated carbon, and removes organic substances, odors, residual chlorine and the like from tap water.
  • the filtration membrane part 23 has a polyethylene hollow fiber membrane, and removes particles of 0.1 ⁇ m or more, bacteria, red rust, and the like from the water that has passed through the activated carbon part 22.
  • the first power supply 24 and the second power supply 25 are DC power supplies used for electrolysis in the hydrogen water tank 30 and the alkaline water tank 40.
  • the potential V1A of the anode 24X of the first power supply 24 is higher than the potential V1B of the cathode 24Y of the first power supply 24.
  • the potential V2A of the anode 25X of the second power source 25 is higher than the potential V2B of the cathode 25Y of the second power source 25.
  • the first switch 26 includes a first input terminal 26A, a second input terminal 26B, a first changeover switch 26E, a first output terminal 26X, and a second output terminal 26Y.
  • the first input terminal 26A and the second input terminal 26B are connected to the anode 24X and the cathode 24Y of the first power supply 24, respectively.
  • the first switch 26 sets the potentials of the first output terminal 26X and the second output terminal 26Y to the potential V1A and the potential V1B according to the operation of the first switch 26E. Further, it is possible to switch to the normal mode, the reverse power mode, and the insulation mode by operating the first changeover switch 26E.
  • the first changeover switch 26E is a button provided on the outer surface of the case 20 as an example.
  • the second switch 27 includes a third input terminal 27A, a fourth input terminal 27B, a second changeover switch 27E, a third output terminal 27X, and a fourth output terminal 27Y.
  • the third input terminal 27A and the fourth input terminal 27B are connected to the anode 25X and the cathode 25Y of the second power supply 25, respectively.
  • the second switch 27 sets the potentials of the third output terminal 27X and the fourth output terminal 27Y to the potential V2A and the potential V2B according to the operation of the second switch 27E. Further, it is possible to switch between the normal mode and the reverse power mode by operating the second changeover switch 27E.
  • the second changeover switch 27E is a button provided on the outer surface of the case 20 as an example.
  • the hydrogen water tank 30 electrolyzes raw water with a first power supply 24 to generate hydrogen water having a higher dissolved hydrogen concentration than the raw water.
  • the hydrogen water tank 30 includes a first water tank 31, a second water tank 35, and an ion exchange membrane 39.
  • the first water tank 31 includes a first inlet 32, a first outlet 33, and a first electrode 34.
  • the second water tank 35 includes a second inlet 36, a second outlet 37, and a second electrode 38.
  • the first water tank 31 and the second water tank 35 are integrally formed and are partitioned by an ion exchange membrane 39.
  • the ion exchange membrane 39 is a cation exchange membrane and can pass cations contained in the water in the first water tank 31 and the second water tank 35.
  • the shape of the hydrogen water tank 30 is preferably such that water easily passes from the first inlet 32 and the second inlet 36 to the first outlet 33 and the second outlet 37.
  • the first electrode 34 and the first output terminal 26X are electrically connected.
  • the second electrode 38 and the second output terminal 26Y are electrically connected.
  • the first electrode 34 and the second electrode 38 are disposed so as to be in contact with the ion exchange membrane 39, and have a structure in which the generated gas is easily released, for example, a porous structure.
  • As the electrode material a material resistant to corrosion such as titanium is used for the base material, and a platinum-based material is plated on the surface as a catalyst.
  • the alkaline water tank 40 electrolyzes the hydrogen water generated in the hydrogen water tank 30 with the second power source 25 to generate alkaline hydrogen water.
  • the alkaline water tank 40 includes a third water tank 41, a fourth water tank 45, and a diaphragm 49.
  • the third water tank 41 includes a third inflow port 42, a third outflow port 43, and a third electrode 44.
  • the fourth water tank 45 includes a fourth inlet 46, a fourth outlet 47, and a fourth electrode 48.
  • the third water tank 41 and the fourth water tank 45 are integrally formed and are separated by a diaphragm 49.
  • the shape of the alkaline water tank 40 is preferably such that water easily passes from the third inlet 42 and the fourth inlet 46 to the third outlet 43 and the fourth outlet 47.
  • the third electrode 44 and the fourth electrode 48 have shapes that increase the contact area with the water passing through the alkaline water tank 40, for example, along the inner surface of the third water tank 41 and the inner surface of the fourth water tank 45. An elongated shape is preferred.
  • the third electrode 44 and the third output terminal 27X are electrically connected.
  • the fourth electrode 48 and the fourth output terminal 27Y are electrically connected.
  • the first communication path 51 communicates the second outlet 37 and the fourth inlet 46.
  • the second communication path 52 communicates the first outlet 33 and the third inlet 42.
  • the raw water channel 50 communicates the filtration membrane part 23 with the first inlet 32 and the second inlet 36.
  • the first water channel 53 communicates the fourth outlet 47 and the first water outlet 12.
  • the first pipe 54 communicates the third outlet 43 and the second water outlet 13.
  • the tap water discharged from the faucet 1 passes through the water supply port 11 and is supplied to the water purification unit 21.
  • the raw water purified by the water purification unit 21 is supplied to the first water tank 31 and the second water tank 35 of the hydrogen water tank 30.
  • the potential of the first electrode 34 is set to about V1A, and the potential of the second electrode 38 is set to about V1B. Since the potential of the first electrode 34 is higher than the potential of the second electrode 38, the raw water oxidation reaction represented by the following formula [1] occurs in the first water tank 31.
  • the formula [1] is a chemical reaction formula representing that water molecules H2O in the raw water is oxidized to generate hydrogen ions H + and oxygen O2.
  • the generated hydrogen ions H + move to the second water tank 35 through the ion exchange membrane 39.
  • the formula [2] is a chemical reaction formula representing that hydrogen ion H + is reduced to generate hydrogen H2. As the degree of progress of electrolysis increases, the generated hydrogen H2 dissolves in the raw water in the first water tank 31, and the dissolved hydrogen concentration increases.
  • the number of hydrogen ions H + is also equalized. That is, the total number of hydrogen ions H + of the water in the first water tank 31 and the water in the second water tank 35 does not depend on the degree of progress of electrolysis. Since the hydrogen ions H + can move through the first water tank 31 and the second water tank 35 via the ion exchange membrane 39, the water in the first water tank 31 and the water in the second water tank 35 are theoretically provided. The pH of this does not change. For this reason, the water produced
  • the water generated in the first water tank 31 is sent to the third water tank 41 through the second communication path 52.
  • the water generated in the second water tank 35 is sent to the fourth water tank 45 through the first communication path 51.
  • the potential of the third electrode 44 is set to about V2A
  • the potential of the fourth electrode 48 is set to about V2B. Since the potential of the third electrode 44 is higher than the potential of the fourth electrode 48, an oxidation reaction of the raw water shown in the following [3] and [4] occurs in the third water tank 41.
  • Formula [3] is a chemical reaction formula representing that water molecules H2O in raw water is oxidized to generate hydrogen ions H + and oxygen O2. As electrolysis progresses, the concentration of hydrogen ions H + increases and acidic water is produced.
  • the formula [4] is a chemical reaction formula showing that chloride ion Cl- in raw water is oxidized to produce chlorine Cl2. The reaction of formula [4] takes precedence over the reaction of formula [3].
  • the produced chlorine Cl 2 causes a chemical reaction represented by the following formula [5].
  • the formula [5] is a chemical reaction formula showing that hypochlorous acid HClO and hydrochloric acid HCl are generated from water molecules H2O and chlorine Cl2 in raw water.
  • the acidic water produced in the third water tank 41 contains hypochlorous acid HClO.
  • the water containing hypochlorous acid HClO produced is strongly acidic. Strongly acidic water may cause chemical damage to components such as water tanks. For this reason, the electrolyzed water generating apparatus 10 discharges acidic water contained in hypochlorous acid HClO from the second water outlet 13 to the outside of the electrolyzed water generating apparatus 10 via the first pipe 54.
  • Formula [6] is a chemical reaction formula in which water molecules H 2 O in hydrogen water are reduced to generate hydroxide ions OH— and hydrogen H 2. As the electrolysis proceeds, the concentration of hydroxide ions OH— increases and alkaline hydrogen water is generated.
  • the electrolysis of the alkaline water tank 40 is controlled so that the pH of the alkaline hydrogen water is suitable for drinking, for example, the pH is about 9.5.
  • Formula is a chemical reaction formula showing that calcium carbonate CaCO3 is generated from calcium ions Ca2 + and carbonate ions CO32- in alkaline water.
  • the generated alkaline hydrogen water is discharged from the first water outlet 12 to the outside through the first water channel 53.
  • reaction of [7] Formula is a property as alkaline water irrespective of the dissolved hydrogen concentration of hydrogen water.
  • the electrolyzed water generating apparatus 10 since the electrolyzed water generating apparatus 10 includes the second communication path 52 that allows the first water tank 31 and the third water tank 41 to communicate with each other, the water used in the first water tank 31 is used in the third water tank 41. Can be used again for electrolysis. For this reason, the quantity of the raw
  • the electrolyzed water generating apparatus 10A of the second embodiment has substantially the same configuration as the electrolyzed water generating apparatus 10 of the first embodiment.
  • the second embodiment is different from the configuration of the first embodiment in that it further includes a first pressurizing unit 60 and includes a first communication path 51A instead of the first communication path 51.
  • a first pressurizing unit 60 is provided in the first communication path 51A.
  • the first pressurizing unit 60 can pressurize the water in the second water tank 35.
  • the first pressurizing unit 60 includes an orifice 61 and pressurizes the water in the second water tank 35 by limiting the flow rate of the first communication path 51A.
  • the water pressure upstream of the orifice 61 of the first communication path 51A increases to about 150 kPa.
  • the electrolyzed water generating apparatus 10B according to Embodiment 3 has substantially the same configuration as the electrolyzed water generating apparatus 10 according to Embodiment 1.
  • the third embodiment is different from the configuration of the first embodiment in that the second water passage 55 and the third water passage 56 are provided instead of the second communication passage 52 and the third water discharge port 14 is further provided. .
  • the third spout 14 penetrates the case 20.
  • the second water channel 55 communicates the first outlet 33 and the third water outlet 14.
  • the third water channel 56 connects the third inflow port 42 and the raw water channel 50.
  • the oxidation reaction represented by the formula [3] occurs in the first water tank 31.
  • generated in the 1st water tank 31 has high dissolved oxygen concentration.
  • the generated water having a high dissolved oxygen concentration is discharged to the outside through the second water channel 55.
  • the third water channel 56 supplies raw water from the raw water channel 50 to the third water tank 41.
  • an oxidation reaction represented by the formula [3] occurs in the supplied raw water.
  • the third water tank 41 of the electrolyzed water generating apparatus 10B to which raw water is supplied is likely to undergo an oxidation reaction. For this reason, a reduction reaction is likely to occur in the fourth water tank 45 forming a pair with the third water tank 41, and the pH of the fourth water tank 45 is likely to rise.
  • the electrolyzed water generating device 10C of the fourth embodiment has substantially the same configuration as the electrolyzed water generating device 10A of the second embodiment.
  • the fourth embodiment is different from the configuration of the second embodiment in that a second pressurizing unit 70, a third pressurizing unit 80, and a fourth pressurizing unit 90 are further provided.
  • the point provided with the raw water channel 50A instead of the raw water channel 50 the point provided with the second communication channel 52A instead of the second communication channel 52, the point provided with the first tube 54A instead of the first tube 54
  • the configuration is different from that of the second embodiment.
  • a second pressurizing unit 70 is provided in the second communication path 52 ⁇ / b> A.
  • the second pressurizing unit 70 can pressurize the water in the first water tank 31.
  • the second pressurizing unit 70 includes an orifice 71 and pressurizes water in the first water tank 31 by limiting the flow rate of the second communication passage 52A.
  • the water pressure of the water in the 1st water tank 31 can be made into the state substantially equal to the water pressure of the water in the 2nd water tank 35 pressurized by the 1st pressurization part 60.
  • FIG. therefore, it is possible to prevent a load based on the internal pressure difference between the first water tank 31 and the second water tank 35 from being applied to the ion exchange membrane 39.
  • the raw water channel 50 ⁇ / b> A is upstream of the hydrogen water tank 30, and the first water tank connection path 50 ⁇ / b> B connected to the first water tank 31 and the second water tank connection path 50 ⁇ / b> C connected to the second water tank 35. It branches to.
  • a third pressurizing unit 80 is provided in the first water tank connection path 50B.
  • the third pressurizing unit 80 includes an orifice 81. The third pressurizing unit 80 can adjust the supply ratio between the raw water tanks supplied to the first water tank 31 and the second water tank 35 through the raw water channel 50A. As a result, the amount of water passing through the first water tank 31 can be adjusted to a desired amount.
  • a fourth pressure unit 90 is provided in the first tube 54A.
  • the fourth pressurizing unit 90 includes an orifice 91 and can pressurize the water in the third water tank 41. Thereby, the water pressure of the water in the 3rd water tank 41 can be raised, and the difference of the internal pressure of the 3rd water tank 41 and the internal pressure of the 4th water tank 45 can be decreased. As a result, the amount of water mixed from the third water tank 41 to the fourth water tank 45 can be suppressed. As described above, since the acidic water generated in the third water tank 41 contains hypochlorous acid HCLO, the fourth water tank 45 is suppressed by suppressing the amount of water mixed in the fourth water tank 45. The risk of chemical damage is reduced.
  • the structure which provides the 2nd pressurization part 70, the 3rd pressurization part 80, and the 4th pressurization part 90 was demonstrated, it is not restricted to this. It is good also as a structure which provides at least 1 pressurization part among the 2nd pressurization part 70, the 3rd pressurization part 80, and the 4th pressurization part 90.
  • the structure which provides only the 2nd pressurization part 70 among the 2nd pressurization part 70, the 3rd pressurization part 80, and the 4th pressurization part 90 is illustrated.
  • each said embodiment is an illustration of the form which the electrolyzed water generating apparatus which concerns on this indication can take, and it does not intend restrict
  • the electrolyzed water generating apparatus according to the present disclosure may take a form in which, for example, the modifications of the above-described embodiments described below and at least two modifications not contradicting each other are combined.
  • Raw water creation method can be changed arbitrarily.
  • well water or mineral water is purified by the water purification unit 21, and the purified raw water is supplied to the electrolyzed water generator 10.
  • the water purification unit 21 is omitted, and the tap water is directly supplied to the electrolyzed water generating device 10 as raw water.
  • An addition unit for adding an electrolyte to raw water can be added to the electrolyzed water generating apparatus 10.
  • An addition part adds the salt which is an example of electrolyte to the raw
  • the third water channel 56 of the third embodiment can be changed to a salting channel that can supply water in which the electrolyte is dissolved to the third water tank 41.
  • an addition unit for adding an electrolyte is installed in the salting channel, or water in which the electrolyte is dissolved is supplied from the outside to the salting channel. Water in which the electrolyte is dissolved is easily electrolyzed.
  • the water supplied to the fourth water tank 45 contains salt, the taste of alkaline water may change. According to the modified example including the salt passage, the salt water is hardly contained in the water supplied to the fourth water tank 45, so that alkaline hydrogen water more suitable for drinking can be generated.
  • the installation location of the 1st pressurization part 60 is not restricted to the 1st communicating path 51, It can change to the arbitrary locations in the downstream of the 2nd water tank 35.
  • the first pressurizing unit 60 is provided in the first water channel 53. In this case, the water pressure in the second water tank 35 and the fourth water tank 45 upstream of the first pressurizing unit 60 increases.
  • the first pressurizing unit 60 is provided in an external pipe connected to the first water outlet 12.
  • the first pressure unit 60 is provided in the second water tank 35. In this case, for example, the orifice 61 is provided in the second water tank 35.
  • first pressure unit 60 the second pressure unit 70, the third pressure unit 80, and the fourth pressure unit 90 can be arbitrarily changed.
  • these pressurizing units include a valve for adjusting the flow rate of water.
  • these pressurizing parts include protrusions that provide resistance to water flowing in the pipe.
  • the configuration of the first communication path 51 can be arbitrarily changed.
  • the first communication path 51 further communicates the second water tank 35 and the third water tank 41. In this case, there is no need to provide a water channel different from the first communication channel 51 between the first water tank 31 and the second water tank 35 and the third water tank 41 and the fourth water tank 45.
  • the configuration can be simplified.
  • the electrolyzed water generating apparatus can be applied to home appliances that use a large amount of water or that are difficult to repair components because it is possible to prolong the life of the device without causing chemical damage to the components. .

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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

電解水生成装置
　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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
　［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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
　［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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
　［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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
　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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
　［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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
　［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。
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