电解水的制造装置的制作方法

本申请主张于2015年10月8日提交的日本申请号为2015-200408的优先权，该申请通过援引其整体合并于本文。

技术领域

本发明涉及一种电解水的制造装置。

背景技术：

如专利文献1中所述，电解水的制造装置已知为包括：一阳极室，设有一阳极；一中间室，供给有循环的氯基电解质水溶液；以及一阴极室，设有一阴极。在该制造装置中，阳极室和中间室由一阴离子交换膜分隔，而中间室和阴极室由一阳离子交换膜分隔。此外在该制造装置中，酸性电解水由供给到阳极室的原水获得，而碱性电解水由供给到阴极室的原水获得。

专利文献1：特许专利公开号JP2000-246249。

技术实现要素：

当专利文献1中所述的电解水的制造装置已停止且液体滞留于阳极室时，阳极室和中间室之间的渗透压使得液体从阳极室流入到中间室。结果，循环的氯基电解质水溶液的体积增加且浓度降低。因此，当该装置已经停止时，使用者不得不执行一手动操作而从阳极室将原水排出，以防止液体从阳极室渗入中间室。

在该制造装置中，当该装置已经停止时使用者不得不执行一类似的手动操作而从阴极室将原水排出，以防止液体从阴极室渗入中间室。

本发明提供一种电解水的制造装置，其能无需使用者执行一复杂的手动操作而从阳极室或阴极室排出液体。

为了克服上述问题，本发明是一种电解水的制造装置，对原水和一氯基电解质水溶液进行电解产生电解水，所述装置包括：一中间室，经由一阴离子交换膜与设有一阳极的一阳极室分隔、经由一阳离子交换膜与设有一阴极的阴极室分隔并供给有循环的氯基电解质水溶液；以及用于所述阳极室中对原水和一氯基电解质水溶液进行电解得到的酸性电解水的一流动路径或用于所述阴极室中对原水和一氯基电解质水溶液进行电解得到的碱性电解水的一流动路径，与一流入部连通，以当空气流入时能抑制液体流出。

在本发明的一个方面，所述电解水的制造装置包括一一次电解槽以及一二次电解槽；所述一次电解槽包括阳极室、阴极室以及中间室；所述二次电解槽通过对所述阳极室内电解原水和一氯基电解质水溶液得到的酸性电解水或者通过对含有添加的碱性电解水的所述酸性电解水进行电解而生成二次电解水；以及所述流入部与将所述酸性电解水从所述一次电解槽引导到所述二次电解槽的一流动路径连通。

在本发明的另一个方面，所述流入部是一气液分离过滤器。

附图说明

图1A是根据本发明的一电解水的制造装置中的内部部件的一部分的一分解立体图。

图1B是根据本发明的电解水的制造装置中的内部部件的剩余部分的一分解立体图。

图2是根据本发明的电解水的制造装置的一外观的立体图，其中外壳被移除。

图3是根据本发明的电解水的制造装置的一外观的立体图，其中外壳被安装上。

图4A是根据本发明的电解水的制造装置的一剖视图，其中外壳被移除。

图4B是根据本发明的电解水的制造装置的一局部放大剖视图，其中外壳被移除。

图5是示出阳极室壳收容一引导板的一立体图。

图6A是图5所示的阳极室壳和引导板的一分解立体图。

图6B是图5所示的阳极室壳和引导板的从与图6A不同的另一方向看到的一分解立体图。

图7是用于说明一次电解水的流动路径的一示图。

图8是由示出根据本发明的电解水的制造装置生成二次电解水的一化学平衡式的示图。

图9是根据本发明的另一实施例的电解水的制造装置的一外观的立体图。

图10是根据本发明的另一实施例的电解水的制造装置的一剖视图。

具体实施方式

下面是参照附图的本发明的一实施例的详细说明。

图1A是根据本发明的一电解水的制造装置中的内部部件的一部分的一分解立体图。图1B是根据本发明的电解水的制造装置中的内部部件的剩余部分的一分解立体图。为了更容易说明整体结构，下面说明的垫圈42、阳极室壳44以及引导板46示出在不同的视图中。图2是根据本发明的电解水的制造装置的一外观的立体图，其中外壳14a、14b被移除。图3是根据本发明的电解水的制造装置的一外观的立体图，其中外壳14a、14b被安装上。图4A是根据本发明的电解水的制造装置的一剖视图，其中外壳14a、14b被移除。图4B是根据本发明的电解水的制造装置的一局部放大剖视图，其中外壳14a、14b被移除。

在下面的说明中，在图1B中以一有底箱状壳示的电极收容壳50的开口的方向是右方(X2方向)，而相反方向是左方(X1方向)。前侧面的方向是前方(Y1方向)，而相反方向是后方(Y2方向)。上面的方向是上方(Z1方向)，而相反方向是下方(Z2方向)。

本实施例中的制造装置1包括一一次电解槽10、二次电解槽12、外壳14a以及外壳14b。外壳14a和外壳14b均由树脂制成。在本实施例中，一次电解槽10和二次电解槽12是一体的。如图3所示，两者收容于外壳14a和外壳14b内且被完全密封。

下面是对一次电解槽10的说明。

一次电解槽10包括由一树脂制成的一板状的阴极室壳20。一阴极室凹部20a形成于阴极室壳20的左侧面的中央，以作为阴极室102的内壁。一阴极室排液口104凸设于阴极室壳20的右侧面的中央上部，且一排出通道104a形成于阴极室排液口104的内部并延伸至阴极室凹部20a的中央上部。同样地，一阴极室给液口100凸设于阴极室壳20的右侧面的中央下部，且一流入通道100a形成于阴极室给液口100的内部并延伸至阴极室凹部20a的中央下部。

一槽形成于阴极室凹部20a(阴极室凹部20a形成于阴极室壳20的左侧面)的周缘，且一垫圈22收容于该槽内。一板状的第一阴极24设置于阴极室壳20的左侧面，以覆盖阴极室凹部20a和垫圈22。

一片状的端子(tab-like terminal)24a形成于第一阴极24，以向前方突出。网状孔还形成于第一阴极24，以允许液体通过。第一阴极24所使用的材料优选是不易被氢原子电离的金属。例如，一铂电极或一金刚石电极。

一阳离子交换膜26(其为一柔性薄膜)设置于第一阴极24的左侧，以匹配(conform to)第一阴极24。一液密(hermetically sealed)的阴极室102由阳离子交换膜26和阴极室凹部20a限定(demarcated)。由于阳离子交换膜26是一薄膜，所以其在图4A和图4B中被省略。当下面说明的原水从阴极室给液口100流入时，原水在下面说明的一次电解阶段在阴极室102内变成碱性电解水并从阴极室排液口104排出。这里，阳离子交换膜26设置成匹配下面说明的网状部件(mesh part)30，且由于要与形成于网状部件30的表面的凹凸相对应，因此阳离子交换膜26是波浪状的。原水在这种方式下在阳离子交换膜26和第一阴极24之间流通。

由一树脂制成的一矩形框状的中间室壳32包括在一次电解槽10内。中间室壳32设置成开口33朝向左右方向。一圆筒状的中间室排液口110形成于中间室壳32的上表面中央，以向上突出。如图4B所示，一排出通道110a形成于中间室排液口110的内部且从开口33延伸到中间室排液口110的前端。同样地，一圆筒状的中间室给液口106形成于中间室壳32的底表面中央，以向下突出。一流入通道106a形成于中间室给液口106的内部且从中间室给液口106的前端延伸到开口33。

内外两重的槽形成于中间室壳32的右侧面，且一外侧垫圈28和一内侧垫圈29收容于这些槽内。同样地，内外两重的槽形成于中间室壳32的左侧面，且一外侧垫圈36和一内侧垫圈37收容于这些槽内。

阴离子交换膜38、一板状的网状部件34、前述的网状部件30以及阳离子交换膜26按此顺序堆叠且收容于中间室壳32内。由于阴离子交换膜38也是一薄膜，因此其在图4A和图4B也被省略。多个突起部30a形成在网状部件30的左侧面，且多个突起部34a在相应位置形成于网状部件34的右侧面。当突起部30a和突起部34a彼此相互接触时，网状部件30和网状部件34之间确保有空间。下面说明的氯基电解质水溶液从中间室给液口106流入由阳离子交换膜26和阴离子交换膜38限定的液密的中间室108，并从中间室排液口110排出。

一次电解槽10包括由一树脂制成的一板状的阳极室壳44。一阳极室凹部44a形成于阳极室壳44的右侧面的中央，以作为阳极室114的内壁。一孔开设于阳极室凹部44a的下部中央。一原水流入通道112a形成于阳极室壳44并从该孔延伸到形成于阳极室壳44的下部的阳极室给液口112的前端。形成于阳极室凹部44a的上侧中央的阳极室排液口116是在左右方延伸的一贯通孔。

一槽围绕阳极室凹部44a形成在阳极室壳44的右侧面，且一垫圈42收容于该槽内。一板状的第一阳极40收容于阳极室壳44的右侧面，以覆盖阳极室凹部44a和垫圈42。一片状的端子40a形成于第一阳极40，以向前方突出。网状孔同样形成于第一阳极40，以允许液体通过。第一阳极40使用的材料可以是氧化铟或铂。在下面的说明中，第一阴极24和第一阳极40可统称为第一电极。

板状的阴离子交换膜38以一匹配方式设置于第一阳极40的右侧，且液密的阳极室114由阴离子交换膜38和阳极室凹部44a限定。当原水从阳极室给液口112进入时，原水在下面说明的一次电解阶段在阳极室114变成下面说明的酸性电解水(一次电解水)，且酸性电解水从阳极室排液口116排出。阴离子交换膜38匹配网状部件34，且由于要与网状部件34的表面形成的凹凸相对应，故阴离子交换膜38是波浪状。原水在这种方式下在阴离子交换膜38和第一阳极40之间流通。

一引导板收容凹部44b形成在阳极室壳44的左侧面，且由树脂制成的一引导板46收容于引导板收容凹部44B内。引导板46在下面将更详细地说明。

在本实施例中，一次电解槽10中的这些板状的部件以平行方式设置。例如，阴极室壳20和中间室壳32彼此平行设置，从而它们的表面垂直于X1-X2方向。同样，中间室壳32和阳极室壳44彼此平行设置，从而它们的表面垂直于X1-X2方向。阴极室壳20和中间室壳32以X1-X2方向为压接方向彼此压接。中间室壳32和阳极室壳44同样以X1-X2方向为压接方向彼此压接。

阴极室102和中间室108由阳离子交换膜26分隔(partition)，且中间室108和阳极室114由阴离子交换膜38分隔。阳离子交换膜26右侧的空间是阴极室102，阳离子交换膜26和阴离子交换膜38之间的空间是中间室108，而空间阴离子交换膜38左侧的空间是阳极室114。阳离子交换膜26允许阳离子在阴极室102和中间室108之间通过，而阴离子交换膜38允许阴离子在中间室108和阳极室114之间通过。

在本实施例中，第一阴极24和第一阳极40经由配线连接于形成于第一阴极24的端子24a上的孔和形成于第一阳极40的端子40a上的孔而电连接于一直流电源(未示出)。在一次电解槽10中，电压施加在第一阴极24和第一阳极40之间，且原水和一氯基电解质水溶液电解。这就是一次电解阶段。

在本实施例中，原水从阴极室给液口100供给到阴极室102，且原水从阳极室给液口112供给到阳极室114。在本实施例中，原水可以是自来水、井水、离子交换水、蒸馏水或反渗(RO)水。在本实施例中，“原水”是具有一总电解质浓度为15ppm以下的水。例如，原水中的金属离子浓度(钠离子浓度)可以是2ppm以下。

在本实施例中，高浓度的氯基电解质水溶液从形成于中间室108下方的中间室给液口106供给到中间室108。在本实施例中，氯基电解质是当溶解于水中时能产生氯离子的一电解质。例如，氯基电解质包括碱金属的氯化物(例如氯化钠和氯化钾)以及碱土金属的氯化物(例如氯化钙和氯化镁)。

在本实施例中，从中间室给液口106供给到中间室108的氯基电解质水溶液的浓度取决于所准备的电解水的质量，但优选浓度尽可能的高。当氯基电解质水溶液所含的氯基电解质是氯化钠时，氯基电解质水溶液中的氯化钠的浓度优选不超过26wt％。

在本实施例中，形成于中间室108的下方且连通中间室108的中间室给液口106和形成于中间室108的上方且连通中间室108的中间室排液口110连接于构成一封闭水路的管道。一泵(未示出)使氯基电解质水溶液在封闭水路中循环。中间室108可以视为是封闭水路的一部分。

在一次电解阶段，中间室108中的氯离子通过阴离子交换膜38迁移进入阳极室114，且氯离子在第一阳极40转变成氯气。这使得在阳极室114内生成酸性电解水(一次电解水)。中间室108中的阳离子通过阳离子交换膜26迁移进入阴极室102。这使得在阴极室102内生成碱性电解水。

为了得到本发明的一次电解水，在电解过程中施加到第一电极(第一阳极40和第一阴极24)的电流可以为1.0A～1.5A。

阴极室102内生成的碱性电解水从形成于阴极室102上方且连通阴极室102的阴极室排液口104排出。阳极室114内生成的一次电解水由引导板46引导进入二次电解槽12。

图5是示出阳极室壳44收容一引导板46的一立体图。图6A是图5所示的阳极室壳44和引导板46的一分解立体图。图6B是图5所示的阳极室壳44和引导板46的从与图6A不同的另一方向看到的一分解立体图。图7是用于说明一次电解水由引导板46引导进入二次电解槽12的流动路径的一示图。

如图6B所示，一一次电解水出口120形成在引导板收容凹部44b的下侧面前方和下侧面后方，以向下突出。甚至当引导板46收容于引导板收容凹部44b内时，一次电解水出口120保持露出且未被引导板46覆盖。如图6A所示，一倒U型的引导通道118形成在引导板46的右侧面。从阳极室排液口116流入的一次电解水经由引导通道118从一次电解水出口120排出。由于一次电解水出口120连接于二次电解槽12的反应室122，所以从一次电解水出口120排出的一次电解水供给到二次电解槽12的下侧。如上所述，本实施例中的引导板46作为一引导部用于将一次电解水从一次电解槽10的上侧引导到二次电解槽12的下侧。

在本发明中，酸性电解水(一次电解水)由一次电解槽10生成，一次电解槽10由三个室(即一阴极室102、一中间室108以及一阳极室114)构成。因此，在本实施例中，由一次电解槽10生成的酸性电解水(一次电解水)的电解质具有的浓度低于由两个室(即由一隔膜分开的一阴极室和一阳极室)构成的一电解槽生成的酸性电解水的浓度。换句话说，在本实施例中，能由一次电解槽10生成高纯度的一次电解水。

下面是对二次电解槽12的说明。

二次电解槽12包括一电极收容壳50。一开口部50a形成于电极收容壳50的右侧面。一电极支持部78收容于开口部50a的底部，用于支持第二阴极54的左侧缘和第二阳极56的左侧缘。多个板状的第二阴极54和多个板状的第二阳极56收容于开口部50a内。用于保持第二阴极54之间的间隔的金属环状的第二阴极间隔件62和用于保持第二阳极56之间的间隔的金属环状的第二阳极间隔件70同样收容于开口部50a内。一槽形成于开口部50a(开口部50a形成在电极收容壳50的右侧面)的周缘，且一垫圈52安装于该槽内。在下面的说明中，第二阴极54和第二阳极56有时统称为第二电极。

图1B示出七个板状的第二阳极56和六个板状的第二阴极54的交替排列。第二阴极54的左上、右上以及左下形成小缺口，且一大缺口形成于右下。一孔54a还形成于第二阴极54的右上。一阴极棒58交替穿过形成于第二阴极54的孔54a和形成于第二阴极间隔件62的孔。第二阳极56的左上、左下以及右下形成小缺口，且一大缺口形成于右上。一孔56a还形成于第二阳极56的右下。一阳极棒60交替穿过形成于第二阳极56的孔56a和形成于第二阳极间隔件70的孔。在本实施例中，一第二阳极56和一第二阴极54在外侧交替排列。然而，第二阴极54可排列在外侧，或一第二阴极54和一第二阳极56可在两侧交替排列。

阴极棒58的两端形成螺纹，且具有内螺纹的一螺母64c安装到阴极棒58的后端。阴极棒58的前端穿过形成于一螺母64b的内侧面的孔和一垫圈66的孔，然后插入阴极棒固定部68的后端的内侧面。螺母64b的内侧面形成螺纹。一凸缘形成在阴极棒固定部68上，且内螺纹形成于该凸缘的后方。一凹部形成于电极收容壳50的前表面上方且一孔形成于凹部的底部。螺母64b将挟持在凹部的底面和形成于阴极棒固定部68的凸缘之间的垫圈66紧固，以将阴极棒固定部68固定于电极收容壳50。阴极棒固定部68的处于凸缘的前方的外侧面形成有螺纹。通过这种方式，一螺母64a安装于阴极棒固定部68的前端。

阳极棒60的两端形成螺纹，且具有内螺纹的一螺母72c安装于阳极棒60的后端。阳极棒60的前端穿过形成于一螺母72b的内侧面的孔和一垫圈74的孔，然后插入阳极棒固定部76的后端的内侧面。螺母72b的内侧面形成螺纹。一凸缘形成在阳极棒固定部76，且内螺纹形成在该凸缘的后方。一凹部形成于电极收容壳50的前表面下方且一孔形成于凹部的底部。螺母72b将挟持在凹部和形成于阳极棒固定部76的凸缘之间的垫圈74紧固，以将阳极棒固定部76固定于电极收容壳50。阳极棒固定部76的处于凸缘前方的外侧面形成有螺纹。通过这种方式，一螺母72a安装于阳极棒固定部76的前端。

电极收容壳50的开口部50a从左方压接于阳极室壳44。图5和图6B示出的阳极室壳44的左侧的压接面44c从右方压接于电极收容壳50。在本实施例中，阳极室壳44作为一次电解槽10的外壁压接到二次电解槽12的开口部50a。在本实施例中，液密的反应室122由阳极室壳44和开口部50a限定。

在本实施例中，如图1B中所示，多个在上下方向延伸的槽以一预定的间隔形成在电极支持部78的右侧面的上侧及下侧。同样，如图5和图6B中所示，多个上下延伸的槽以一预定的间隔形成在引导板46的左侧面，即形成在引导板46的处于开口部50a侧的表面。第二阴极54的右侧缘和第二阳极56的右侧缘均接合形成于引导板46的槽46a，且第二阴极54的左上端及左下端和第二阳极56的左上端及左下端接合形成于电极支持部78的槽。

向上突起的一圆筒状的二次电解水排液口124形成在电极收容壳50的上面的左侧，用于排出反应室122内生成的二次电解水。如图4A所示，一排出通道124a形成于二次电解水排液口124的内部且从反应室122延伸到二次电解水排液口124的前端。一圆筒状的通气口126形成于电极收容壳50的上面中央，用于将反应室122内产生的气体排出到反应室122外。如图4A所示，一通气通道126a形成于通气口126的内部且从反应室122延伸到通气口126的前端。收容一垫圈82以及一过滤器80的一帽件84安装在通气口126上，且通气通道126a被过滤器80覆盖。过滤器80在本实施例中是一气液分离过滤器，其允许外部的空气进入反应室122并允许反应室122内产生的气体从反应室122排出到外部。在图4A中，将反应室122产生的气体排出到外部的排气路径是以虚线箭头A1表示。在本实施例中，供给到反应室122的液体不能通过过滤器80，从而液体不会从通气口126泄露出。用于碱性电解水的一流入通道128a形成于电极收容壳50的底面的右侧并从反应室122延伸到形成于电极收容壳50的下部的碱性电解水给液口128的前端。

在本实施例中，螺母64a、64b、64c、阴极棒固定部68、阴极棒58、第二阴极间隔件62以及第二阴极54彼此电连接。同样，螺母72a、72b、72c、阳极棒固定部76、阳极棒60、第二阳极间隔件70以及第二阳极56彼此电连接。在本实施例中，第二阴极54和第二阳极56分别经由阴极棒固定部68和螺母64a之间的配线和阳极棒固定部76以及螺母72a之间的配线电连接于一直流电源(未示出)。在二次电解槽12中，电压施加于第二阴极54和第二阳极56之间，且一次电解水进行电解。这是二次电解阶段。

在本实施例中，在二次电解阶段的进行电解的电解水具有10ppm以上的一有效氯浓度(effective chlorine concentration)，并且含有浓度相对有效氯浓度为1.23～2.54(摩尔当量比)的金属离子(金属离子是碱金属或碱土金属的阳离子)。当由一次电解槽10生成的一次电解水具有10ppm以上的有效氯浓度且含有预定浓度的金属离子时，则一次电解水在二次电解阶段进行电解。

这里，由一次电解槽10生成的电解水不是具有10ppm以上的有效氯浓度且包含预定浓度的金属离子的电解水。在这种情况下，阴极室排液口104可经由管道连接到电极收容壳50的底面形成的碱性电解水给液口128。这里，电解水通过将从阴极室排液口104排出的碱性电解水添加到由一次电解槽10生成的电解水中而调整为具有10ppm以上的有效氯浓度且包含预定浓度的金属离子。添加了碱性电解水的一次电解水随后在二次电解阶段进行电解。从碱性电解水给液口128供给的碱性电解水的量必须调整为使在二次电解阶段进行电解的电解水包含预定浓度的金属离子。当阴极室排液口104和碱性电解水给液口128未通过管道连接时，碱性电解水给液口128被堵住，以防止反应室122内的液体泄露出。

在下面的说明中，在二次电解阶段进行电解的电解水(一次电解水或添加有碱性电解水的一次电解水)称为原料酸性电解水。

从最终得到的二次电解水除去固体组分的角度看，碱性电解水中包含的碱金属的离子和碱土金属的离子优选来自碱金属或碱土金属的氢氧化物、碳酸盐和碳酸氢盐的金属离子(阳离子)。

这里，碱金属的氢氧化物包括氢氧化钠和氢氧化钾，碱金属的碳酸盐包括碳酸钠和碳酸钾，且碱金属的碳酸氢盐包括碳酸氢钠和碳酸氢钾。上述物质可以单独使用也可以两种以上组合使用。当这些碱金属的氢氧化物、碳酸盐以及碳酸氢盐应用到诸如药品、食品以及化妆品中时是安全的且不会破坏环境。

碱土金属的氢氧化物包括氢氧化钙和氢氧化镁，碱土金属的碳酸盐包括碳酸钙和碳酸镁，而碱土金属的碳酸氢盐包括碳酸氢钙和碳酸氢镁。这些碱土金属的氢氧化物、碳酸盐以及碳酸氢盐应用到诸如药品、食品以及化妆品中时是安全的且不会破坏环境。

在本实施例中，反应室122生成的二次电解水能具有10ppm以上的有效氯浓度并且含有浓度(摩尔当量比)相对有效氯浓度为0.46～1.95的金属离子。随后二次电解水从二次电解水排液口124排出。

为了得到本发明的二次电解水，电解过程中供给到第二电极(第二阳极56和第二阴极54)的电流优选为5A～10A。

在图4A中，供给的原水的流动路径和排出的碱性电解水的路径以虚线箭头B1表示。循环的氯基电解质水溶液的流动路径以虚线箭头B2表示。在图4A和图7中，供给到一次电解槽10的原水、作为一次电解水引导到二次电解槽12以及作为二次电解水排出的路径以虚线箭头B3表示。

本实施例中的二次电解水具有10ppm以上的有效氯浓度，优选为20ppm以上，但为了发挥足够的杀菌力，有效氯浓度通常为1000ppm以下。在本发明中，酸性电解水的有效氯浓度可用一市售的氯浓度测量装置测定。

本实施例的二次电解水中包含的金属离子是碱金属或碱土金属的阳离子。碱金属的例子包括锂、钠和钾。优选为钠和钾。碱土金属的例子包括镁和钙。优选为钙。

在本发明中，在有效氯浓度为1mol/L的条件下，当(1)金属是一价的(例如碱金属)且金属离子的摩尔浓度是1mol/L时，金属离子的摩尔当量比浓度相对有效氯浓度为1，以及当(2)金属是二价的(例如碱土金属)且金属离子的摩尔浓度是0.5mol/L时，金属离子的摩尔当量比浓度相对有效氯浓度为1。

在本实施例的二次电解水中，当金属的摩尔当量比浓度相对有效氯浓度低于0.46时，二次电解水的pH太低，而当金属的摩尔当量比浓度相对有效氯浓度大于1.95时，二次电解水变成碱性。这同样引起不稳定且增加了二次电解水的固体含量。本实施例的二次电解水的pH值可以3.0以上且小于7.0。从二次电解水中少量固体含量的角度看，金属离子浓度(摩尔当量比)相对有效氯浓度优选为0.46～1.95。

在本实施例的二次电解水中，金属离子的含量通常为0.0001ppm～1000ppm(优选为0.001ppm～500ppm)。从较小的固体含量的角度看，更优选为300ppm以下。

金属离子可以碱金属或碱土金属的氢氧化物、碳酸盐或碳酸氢盐的形式添加到一次电解水中。

在本发明中，氢氧化物是包含氢氧根离子(OH^-)的化合物，碳酸盐是包含碳酸根离子(CO₃^2-)的化合物，而碳酸氢盐是包含碳酸氢根离子(HCO₃^-)的化合物。

换句话说，碱金属和碱土金属的氢氧化物、碳酸盐以及碳酸氢盐是由水和/或二氧化碳产生的阴离子和碱金属以及碱土金属的金属离子(阳离子)组成的电解质。本实施例的二次电解水可通过电解包含氯离子、这些阳离子以及这些阴离子的一水溶液得到。

为了稳定二次电解水并抑制三卤甲烷的生成，本实施例中的二次电解水的pH值优选小于7.0，更优选为3.0以上且小于7.0。在本发明中，二次电解水的pH值可采用市售的pH测量装置测定。

在本实施例中，一一次电解阶段和一二次电解阶段都是必须的。甚至当一次电解阶段长时间进行时，也很难从二次电解阶段得到酸性的(特别是pH为3以上且小于7)有效氯浓度大于10ppm且相对有效氯浓度金属离子具有0.46～1.95的浓度(摩尔当量比)的二次电解水。这是由于当一次电解阶段长时间进行时，电解水中的氯离子被作为氯气消耗掉且有效氯浓度下降。

在本实施例中，当原料酸性电解水在二次电解阶段进行电解时，原料酸性电解水中的电解质被用于进行电解并得到二次电解水。换句话说，在二次电解阶段阶段，原料酸性电解水中的氯离子被电解消耗。结果，二次电解水中的氯离子浓度低于原料酸性电解水中的氯离子浓度。金属离子由于离子化倾向高而仍然存在于电解水中，且二次电解水中的金属离子浓度与原料酸性电解水中的金属离子的浓度大致不变。结果，尽管氯离子浓度降低，而金属离子浓度保持不变且能得到具有较低的固体含量的二次电解水。

图8是本发明的二次电解水的化学平衡式。图8中的式(a)在本发明的二次电解水中保持平衡。盐酸(HCl)在图8中的式(a)和图8中的式(b)之间的箭头(1)和箭头(2)的方向上保持平衡，且次氯酸(HClO)在图8的式(a)和图8的式(c)之间的箭头(3)和箭头(4)的方向上保持平衡。由于酸(HCl)是一种非常强的酸，故其容易被电离且箭头(2)占主导地位。由于次氯酸(HClO)受氯化氢的影响，故次氯酸几乎不电离且箭头(3)占主导地位。

由于在本实施例中酸性电解水具有10ppm以上的有效氯浓度并且含有相对有效氯浓度浓度(摩尔当量比)为0.46～1.95的金属离子，因此在电解过程中能抑制在阴极处的副反应。由于这能抑制HClO的消耗，故二次电解水的杀菌效果能够维持。

由于本实施例中的二次电解水中的HClO的浓度得以维持，因此能预期有优的杀菌力。

在本实施例中为了防止金属的腐蚀和氯气从二次电解水中逸出，本实施例中的二次电解水中的氯基电解质的含量以氯化钠计(in terms of sodium chloride)优选是0.1wt％以下，更优选是0.05wt％以下，且更进一步地优选是0.025wt％以下。

在本实施例中当二次电解水中(添加的)的氯基电解质的含量以氯化钠计超过0.1wt％时，二次电解水中的氯离子与氢离子键合。结果，图8的式(a)和式(b)之间的平衡偏向于箭头(1)的方向，且图8的式(a)的平衡向左侧偏移。因此，氯离子以氯气被释放，二次电解水的有效氯浓度降低，且杀菌效果降低。

本实施例中的二次电解水可在诸如医疗、畜牧业、食品加工以及制造业等各种领域中用作杀菌剂和/或洗净剂。在医疗和畜牧业中，它可用来对器具和伤口进行清洁和杀菌。在本实施例中的二次电解水在使用中不会产生不愉快的体验，因为其无诸如卤素的气味等刺激性气味产生。

由于本实施例中的二次电解水非常稳定，所以其可收容于一容器内且用作容器内的酸性电解水。

此外，通过在空气中蒸发本实施例的二次电解水，能将空气中的微生物杀死。更具体地，通过将本发明的二次电解水用作一加湿器中的水源，能有效地杀死空气中的微生物。

由于本实施例的二次电解水具有10ppm以上的有效氯浓度并且含有相对有效氯浓度浓度(摩尔当量比)为0.46～1.95的金属离子(金属离子是碱金属或碱土金属的阳离子)，金属离子是碱金属或碱土金属的阳离子，所以电解使电解水呈现酸性(例如pH值为3以上且小于7)且阴极处的副反应被抑制，从而抑制HClO的消耗。此外，由于酸性(例如，pH为3以上且小于7)，本实施例的二次电解具有长时间的杀菌力，由此能长时间保存。蒸发后残留的固体的量同样减少。

换句话说，本实施例的二次电解水具有在与有效氯浓度对应的一范围内的一金属离子浓度。当本实施例的二次电解水的有效氯浓度低(例如10ppm～80ppm)时，相对地，金属离子浓度也与有效氯浓度一样低。当本实施例的二次电解水的有效氯浓度高(例如，100ppm以上)时，金属离子浓度同样高。然而，这可以用水稀释后使用。

特别地，当金属离子源自于碱金属或碱土金属的氢氧化物、碳酸盐或碳酸氢盐的阳离子(金属离子)时，得到构成氢氧化物的氢氧根离子(OH^-)、构成碳酸盐的碳酸根离子(CO₃^2-)以及构成碳酸氢盐的碳酸氢根离子(HCO₃^-)。当本实施例的二次电解水的水分被蒸发时，产生水和/或气体(例如二氧化碳)，且水分蒸发后残留的固体减少。

结果，活体组织的负担减少，安全性提高，且对环境的影响减小。由于二次电解水即使未在避免被阳光直射的遮光下保存时仍旧保持其杀菌力，因此其容易保存。

本发明的二次电解水的长时间的杀菌力的一指标是二次电解水在温度为22℃、湿度为40％的的大气中静置14天后具有10ppm以上且优选20ppm以上的残留氯浓度。

作为如何少的固体包含在本实施例的二次电解水中的一指标，本实施例的二次电解水可具有300ppm以下的一固体含量。这里，本实施例的二次电解水的固体含量是20ml的二次电解水在温度为60℃、湿度为30％的大气中暴露48h后的残留物的质量。

当二次电解水存在有有机物(诸如有机酸和有机酸的盐)时，有机物通常被氯氧化且氯被消耗。这降低了二次电解水的杀菌力。由于本实施例的二次电解水的金属离子不是有机物，所以其不会被氯氧化。结果，二次电解水的杀菌力在长时间内得以保持。

下列反应发生在第一阳极40、第一阴极24、第二阳极56，以及第二阴极54。

[第一阳极40和第二阳极56处的反应]

2Cl^-→Cl₂+2e^-…(i)(主反应)

4OH^-→O₂+2H₂O+4e^-…(ii)(副反应)

[第一阴极24和第二阴极54处的反应]

2H⁺+2e^-→H₂…(iii)(主反应)

H⁺+2e^-+HClO→2H₂O+Cl^-…(iv)(副反应)

酸性电解水的杀菌力源自于次氯酸(HClO)(图8中的式(a))。由于次氯酸中的氯因其在常温下为气体而易于被蒸发掉。结果是，由于氯损失，酸性电解水的杀菌力逐渐减小。

在本实施例中，一独创的想法是用来抑制氯的损失。图8中的式(a)的平衡通过减少HCl的量而偏向右，且次氯酸(HClO)浓度增加。

HCl的减少是酸性电解水的pH上升的一个因素。为了抑制(counter)这种情况，本实施例的二次电解水的制备方法抑制了pH上升同时使次氯酸(HClO)的浓度增加。

在本实施例中，具有10ppm以上的有效氯浓度且含有预定浓度的金属离子(阳离子)的原料酸性电解水在二次电解槽12内进行电解。阳离子的存在容易将相较阳离子不容易离子化的氢原子(H⁺)转换成氢气(H₂)(式(iii)向右进行)。这能提高电解效率。

由于式(iv)中产生的Cl^-同样转换成Cl₂，所以平衡因为Cl^-减小而从图8中的式(a)向图8中的式(b)移动，且HCl产生H⁺和Cl^-。通过这种方式，图8中的式(a)的平衡变成向右偏移。结果，本实施例的最终的酸性电解水中的次氯酸(HClO)的量增加。

在二次电解阶段，当具有10ppm以上的有效氯浓度且金属离子浓度(摩尔当量比)相对有效氯浓度小于1.23的的酸性电解水进行电解时，金属离子的浓度低且电解不能充分进行。

在本实施例中，与第一电极的情况一样，多个第二电极平行设置于作为一次电解槽10的外壁的阳极室壳44和电极收容壳50的开口部50a的压接面(电极收容壳50的压接面50b和阳极室壳44的压接面44c)。当通过将压接相邻的壳体部件彼此压接来制造制造装置1时，一次电解槽10和二次电解槽12能容易地密封在一起。当以这种方式密封在一起时，在收容于二次电解槽12的多个第二电极中，最靠近一次电解槽10的电极和最远离一次电解槽10的电极之间的电极由于电解条件而变成倾斜且这引起了二次电解槽的生产效率的下降。

在本实施例中，如图1B和图4A中所示，各第二电极设置成第二电极的边缘部面向具有一次电解水出口120的一次电解槽10的侧面，即面向阳极室壳44的左侧面，其中，引导板46收容于左侧面。因此，在本实施例中，多个第二电极不会由于电解条件而倾斜。结果，本实施例能确保电解水的生产效率。

在本实施例中，如上所述，一次电解槽10和二次电解槽12在制造装置1中为一体。这在确保电解水的生产效率的同时使得一次电解槽10和二次电解槽12易于被密封。

在本实施例中，各第二电极设置成使电极面的法线方向是垂直于竖直方向(Z1-Z2方向)且垂直于作为一次电解槽的外壁的阳极室壳44与电极收容壳50的开口部50a的压接方向(X1-X2方向)。换句话说，在本实施例中，各第二电极设置成电极面的法线方向是在Y1-Y2方向。结果，由二次电解槽12产生的气体可以顺利地排出到外面而不受第二电极的阻碍。

在本实施例中，在多个第一电极中，最靠近阳极室壳44的位置的电极是一阳极。结果，将阳极室114生成的一次电解水引导到二次电解槽12的流动路径的长度能够缩短。

在本实施例中，如上所述，多个槽46a形成于引导板46的处于开口部50a侧的表面(即左侧面)上，以接合多个第二电极的边缘部。结果，引导板46不仅将一次电解水引导到二次电解槽12，而且保持多个第二电极排列的间隔。

由于在本实施例中多个槽46a以一预定的间隔形成，故第二电极的宽度可基于引导板46而保持恒定。

在本实施例中，垫圈22、外侧垫圈28、内侧垫圈29、外侧垫圈36、内侧垫圈37、垫圈42以及垫圈52的反作用力由外壳14a和外壳14b接受。结果，一次电解槽10和二次电解槽12可简单地通过使用紧固件(诸如螺钉)而固定在一起。这减少了制造装置1的制造成本。

在本实施例中，如图4A、图5和图6B所示，当从左侧看时，一孔46b在与阳极室排液口116重叠的位置形成于引导板46。如图4A所示，孔46b能使一次电解水与阻止液体流出但允许空气流入的一部件(本实施例中的过滤器80)连通。

当本实施例中的制造装置1已经停止且液体保留在阳极室114时，阳极室114和中间室108之间的渗透压使得液体从阳极室114流到中间室108。结果，循环的氯基电解质水溶液的体积增加且浓度降低。在本实施例的制造装置1中，如上所述，一次电解水的流动路径与阻止液体流出但允许空气流入的一部件连通。结果，当该装置停止时，从外部流入的空气的空气压力将液体从阳极室114排出。在图4A中，当该装置停止时，空气从外部流入的流动路径以虚线箭头A2表示。结果，在本实施例的制造装置1中，液体能从阳极室114排出(extract)而无需由使用者执行的一复杂的手动操作。

阴极室102生成的碱性电解水的流动路径也可与阻止液体流出但允许空气流入的一部件连通。在这种情况下，当制造装置1停止时，从外部流入的空气的空气压力将液体从阴极室102排出。结果，液体能从阴极室102排出而无需由使用者执行的一复杂的手动操作。

在本实施例中，阻止液体流出但允许空气流入的部件也与将一次电解水从一次电解槽10引导到二次电解槽12的流动路径连通。结果，即使当本实施例中的制造装置1停止时，阳极室114的液体也会被移出。然而，液体未从二次电解槽12中移出。这阻止了当本实施例中的制造装置1停止时二次电解槽12中的液体与阳极室114中的液体一起被排出。

在本实施例中，阻止液体流出但允许空气流入的部件使用一气液分离过滤器80。在本实施例中，外部空气能流入反应室122且反应室122产生的气体能排出到外部，但液体不能从通气口126泄露出。

本发明不限于上述实施例。

图9是根据本发明的另一实施例的电解水的一制造装置1001的一外观的立体图。图9所示的制造装置1001包括一一次电解槽1010，一次电解槽1010具有与一次电解槽10相同的构造。制造装置1001还包括一二次电解槽1012，二次电解槽1012具有与二次电解槽12相同的构造。在图9所示的制造装置1001中，一次电解槽1010和二次电解槽1012采用紧固件1014(诸如螺钉)紧固在一起。

采用紧固件1014，一次电解槽1010中的阴极室壳1020和中间室壳1032彼此压接，从而压接方向处于X1-X2方向。一次电解槽1010中的中间室壳1032和阳极室壳1044也彼此压接，从而压接方向处于X1-X2方向。与电极收容壳50一样，在二次电解槽1012内的电极收容壳1050的右侧形成的开口部在左方与一次电解槽1010内的阳极室壳1044压接。一次电解槽1010内的阳极室壳1044在右方与电极收容壳1050压接。

在图9所示的制造装置1001中，收容于电极收容壳1050内的各第二电极设置成第二电极的边缘部面向阳极室壳1044的左侧面，即面向一次电解槽1010的一次电解水出口。结果，图9所示的制造装置1001中的第二电极不会由于电解条件而发生倾斜。结果，图9所示的制造装置1001的电解水的生产效率能得到保证。

图9所示的具有一体化的一次电解槽1010和二次电解槽1012的制造装置1001如在制造装置1的情况一样在保持电解水的生产效率同时能使一次电解槽1010和二次电解槽1012容易被密封。

图10是根据本发明的另一实施例的电解水的一制造装置2001的一剖视图。在图10中，制造装置2001在垂直于Y1-Y2方向的一垂直断面是从前方看(Y1方向)观察的。

图10示出的制造装置2001包括：一阴极室壳2020，具有与阴极室壳20相同的构造；一中间室壳2032，具有与中间室壳32相同的构造；以及一阴极室壳2044，具有与阳极室壳44相同的构造。阴极室壳2020和中间室壳2032以X1-X2方向为压接方向彼此压接。中间室壳2032和阴极室壳2044同样以X1-X2方向为压接方向彼此压接。

作为阳极室2114的内壁的一阳极室凹部2044a形成于阴极室壳2044的右侧面的中央。一通气口2126和一阳极室排液口2116从左到右并排地设置在阴极室壳2044的左侧面的中央上部且向外突出。延伸到阳极室凹部2044a的中央上部的一排出通道2116a形成于阳极室排液口2116的内部。从排出通道2116a延伸到通气口2126的前端的一通气通道2126a形成于通气口2126的内部。

阴极室2102和中间室2108由一阳离子交换膜分隔，且中间室2108和阳极室2114由一阴离子交换膜分隔。阳离子交换膜右侧的空间是阴极室2102，阳离子交换膜和阴离子交换膜之间的空间是中间室2108，且阴离子交换膜左侧的空间是阳极室2114。

当下面说明的原水从阴极室给液口2100流入时，原水在阴极室2102内在一次电解阶段变成碱性电解水且从阴极室排液口2104排出。当原水从阳极室给液口2112流入时，原水在阳极室2114内在一次电解阶段变成酸性电解水且从阳极室排液口2116排出。

形成于中间室2108的下方且连通中间室2108的中间室给液口2106和形成于中间室2108的上方且连通中间室2108的中间室排液口2110连接于构成一封闭水路的管道。一泵(未示出)使氯基电解质水溶液在封闭水路中循环。中间室2108可视为是封闭水路的一部分。

中间室2108中的氯离子通过阴离子交换膜迁移进入阳极室2114，且氯原子经由第一阳极转变成氯气。这在阳极室2114内生成酸性电解水(一次电解水)。中间室2108中的阳离子通过阳离子交换膜迁移进入阴极室2102。这在阴极室2102生成碱性电解水。

阴极室2102内生成的碱性电解水从形成于阴极室2102上方且连通阴极室2102的阴极室排液口2104排出。阳极室2114内生成的酸性电解水从形成于阳极室2114的上方且连通阳极室2114的阳极室排液口2116排出。

在图10中，供给的原水和排出的碱性电解水的流动路径以虚线箭头B2001表示。循环的氯基电解质水溶液的流动路径以虚线箭头B2002表示。供给的原水和排出的酸性电解水的流动路径以虚线箭头B2003表示。

如图10所示，酸性电解水的流动路径B2003与阻止液体流出但允许空气流入的一部件(图10中的过滤器2080)连通。

在图10示出的制造装置2001中，由于酸性电解水的流动路径与阻止液体流出但允许空气流入的一部件连通，所当该装置停止时，由于从外部流入的空气的压力，能从阳极室2114排出液体。结果，在图10所示的制造装置2001中，液体能从阳极室2114排出而无需由使用者执行一复杂的手动操作。

阴极室2102内生成的碱性电解水的流动路径也可与阻止液体流出但允许空气流入的一部件连通。这里，当制造装置2001停止时，由于从外部流入的空气的压力，能从阴极室2102排出液体。换句话说，液体能从阴极室2102排出而无需由使用者执行一复杂的手动操作。

阻止液体流出但允许空气流入的部件不一定必须是一气液分离过滤器。例如，该部件可以是允许气体和液体从外部流入但不允许气体和液体流出到外部的一止回阀。