JP2017018915A - 電解槽及び電解水生成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】溶存水素濃度を容易に高めることができる電解槽及び電解水生成装置を提供する。
【解決手段】電解水生成装置１は、電気分解される水が供給される電解室４０が形成された電解槽４と、電解室４０内で、対向配置された陽極給電体４１及び陰極給電体４２と、電解室４０を陽極室４０Ａと陰極室４０Ｂとに区分する隔膜４３とを備える。陽極給電体４１、陰極給電体４２には、導電性を有する導電補助体４７、４８が設けられている。従って、陽極給電体４１、陰極給電体４２に供給された電流が導電補助体４７又は４８に分散し、陽極給電体４１、陰極給電体４２での電圧降下が抑制される。これにより、陽極給電体４１及び陰極給電体２１での電解電圧の分布が均一化され、発生する水素ガスの分布が均一化される。従って、電解槽４の全体で水素ガスが効率よく電解水に溶け込む。
【選択図】 図２

Description

本発明は、水を電気分解して電解水素水を生成する電解槽及び電解水生成装置に関する。

従来から、隔膜で仕切られた陽極室と陰極室を有する電解槽を備え、電解槽内に導入された水道水等の原水を電気分解して電解水素水を生成する電解水生成装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

電解水生成装置の陰極室で生成される水素ガスが溶け込んだ還元性の電解水素水は、胃腸症状の改善に優れた効果を発揮することが期待されている。また、近年、電解水生成装置で生成された電解水素水は、活性酸素の除去に適しているとして注目されている。

特許第５６３９７２４号公報

上記特許文献１に記載された電解水生成装置では、電解槽の第１ケース片の内面に配設された第１凸状部が陽極側の給電体（以下、「陽極給電体」と記すことがある。）と当接し、第２ケース片の内面に配設された第２凸状部が陰極側の給電体（以下、「陰極給電体」と記すことがある。）と当接する。第１凸状部及び第２凸状部によって、陽極給電体、隔膜及び陰極給電体からなる積層体が挟持される。隔膜を隔てて互いに対向して配置された陽極給電体及び陰極給電体には、直流の電解電圧を印加するための給電端子が設けられている。

ところで、電解水素水の溶存水素濃度を高めるためには、電解槽での水素ガスの発生量を多くすること、及び、発生した水素ガスを効率よく電解水に溶け込ませることが必要とされる。水素ガスを効率よく電解水に溶け込ませるためには、電解槽の全体で、水素ガスを均一に発生させることが重要である。

水素ガスの発生量は、各給電体に供給される電解電流に依存する。従って、水素ガスを均一に発生させるためには、互いに対向して配置された陽極給電体及び陰極給電体間に印加される電解電圧の分布を均一化する必要がある。

陽極給電体及び陰極給電体は、それぞれ固有の電気抵抗を有しているので、各給電体の内部に電流が流れる際に、電圧降下が生ずる。このため、対向する陽極給電体及び陰極給電体で、電圧降下の大きい領域での電解電圧は、電圧降下の小さい領域の電解電圧よりも低くなる。従って、電解室内の場所によって水素ガスの発生量が不均一となり、水素ガスを効率よく電解水に溶け込ませることが困難となるおそれがある。

特に、各給電端子の近傍領域では、各給電体の内部を流れる電流が集中し、電流値が大きくなるため、電圧降下が大きい。そして、各給電体に柔軟に変形可能な薄手の網状金属を適用する場合、上記電気抵抗が大きくなるため、上述した水素ガスの発生量の分布が不均一となる傾向は顕著に現れる。

本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、各給電体に印加される電解電圧の分布を均一化することにより、溶存水素濃度を容易に高めることができる電解槽及び電解水生成装置を提供することを主たる目的としている。

本発明の第１発明は、水を電気分解するための電解槽であって、電気分解される水が供給される電解室と、前記電解室内で、互いに対向して配置された陽極側の給電体及び陰極側の給電体と、前記電解室内で、前記陽極側の給電体と前記陰極側の給電体とによって挟持され、かつ、前記電解室を陽極室と陰極室とに区分する隔膜とを備え、前記陽極側の給電体及び前記陰極側の給電体の少なくとも一方の給電体には、導電性を有する導電補助体が設けられていることを特徴とする。

本発明に係る前記電解槽において、前記陽極側の給電体及び前記陰極側の給電体のそれぞれには、前記陽極側の給電体と前記陰極側の給電体との間に直流電圧を印加するための給電端子が設けられ、前記少なくとも一方の給電体の給電端子は、前記導電補助体に固着されていることが望ましい。

本発明に係る前記電解槽において、前記少なくとも一方の給電体は、前記隔膜の厚さ方向から視て、前記電解室内での水の流れに沿う縦方向に長い矩形状に形成され、前記導電補助体は、前記少なくとも一方の給電体の前記縦方向と直交する横方向に沿って形成されていることが望ましい。

本発明に係る前記電解槽において、前記導電補助体は、前記少なくとも一方の給電体の前記縦方向の一端側に設けられていることが望ましい。

本発明に係る前記電解槽において、前記導電補助体は、板状に形成されていることが望ましい。

本発明に係る前記電解槽において、前記陽極側の給電体及び前記陰極側の給電体は、網状金属によって構成されていることが望ましい。

本発明の第２発明は、前記電解槽を備えたことを特徴とする電解水生成装置である。

本発明の第１発明の電解槽では、陽極側の給電体及び陰極側の給電体の少なくとも一方の給電体には、導電性を有する導電補助体が設けられているので、給電体に供給された電流が導電補助体に分散し、給電体での電圧降下が抑制される。これにより、陽極側の給電体及び陰極側の給電体で互いに対向する任意の位置での電解電圧が均一化され、発生する水素ガスの分布が均一化される。従って、電解槽の全体で水素ガスを効率よく電解水に溶け込ませることができ、溶存水素濃度を容易に高めることが可能となる。

本発明の第２発明の電解水生成装置では、上記第１発明と同様に、電解槽の全体で水素ガスを効率よく電解水に溶け込ませることができ、溶存水素濃度を容易に高めることが可能となる。

本発明の電解水生成装置の一実施形態の概略構成を示すブロック図である。 図１の電解槽の組立て前の主要部品を配置した組立斜視図である。 図２の第１ケース片及び第２ケース片を示す斜視図である。 図２の陽極給電体及び陰極給電体を示す斜視図である。 図４の陽極給電体及び陰極給電体の変形例を示す斜視図である。 図４の陽極給電体及び陰極給電体の別の変形例を示す斜視図である。 図４の陽極給電体及び陰極給電体のさらに別の変形例を示す斜視図である。

以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。
図１は、本実施形態の電解水生成装置１の概略構成を示している。電解水生成装置１は、家庭の飲料用及び料理用の水の生成や血液透析の透析液の生成に用いられてもよい。

電解水生成装置１は、電気分解される水が供給される電解室４０が形成された電解槽４と、電解室４０内で、互いに対向して配置された陽極給電体４１及び陰極給電体４２と、陽極給電体４１と陰極給電体４２との間に配された隔膜４３とを備えている。電解槽４の上流側又は下流側に、別の電解槽が設けられていてもよい。また、電解槽４と並列に、別の電解槽が設けられていてもよい。別に設けられた電解槽についても、電解槽４と同等の構成が適用されうる。

隔膜４３は、電解室４０を陽極給電体４１側の陽極室４０Ａと、陰極給電体４２側の陰極室４０Ｂとに区分する。電解室４０の陽極室４０Ａ及び陰極室４０Ｂの両方に水が供給され、陽極給電体４１及び陰極給電体４２に直流電圧が印加されることにより、電解室４０内で水が電気分解される。

隔膜４３は、電気分解で生じたイオンを通過させ、隔膜４３を介して陽極給電体４１と、陰極給電体４２とが電気的に接続される。隔膜４３には、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等の親水性材料や、スルホン酸基を有するフッ素系樹脂からなる固体高分子材料等が用いられている。

電解水生成装置１は、電解槽４を制御する制御手段６と、電解槽４の上流側に設けられた入水部７と、電解槽４の下流側に設けられた出水部８とをさらに備えている。

制御手段６は、例えば、各種の演算処理、情報処理等を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）及びＣＰＵの動作を司るプログラム及び各種の情報を記憶するメモリ等を有している。

陽極給電体４１と制御手段６との間の電流供給ラインには、電流検出手段４４が設けられている。電流検出手段４４は、陰極給電体４２と制御手段６との間の電流供給ラインに設けられていてもよい。電流検出手段４４は、給電体４１、４２に供給する電解電流を検出し、その値に相当する信号を制御手段６に出力する。

制御手段６は、電流検出手段４４から入力される信号に基づいて、陽極給電体４１と陰極給電体４２との間に印加する電圧をフィードバック制御する。例えば、電解電流が過大である場合、制御手段６は、上記電圧を減少させ、電解電流が過小である場合、制御手段６は、上記電圧を増加させる。これにより、給電体４１、４２に供給する電解電流が適切に制御されうる。

入水部７は、給水管７１と、流量センサー７２と、分岐部７３と、流量調整弁７４等を有している。給水管７１は、例えば、浄水カートリッジ（図示せず）に接続され、浄水カートリッジによって浄化された水が供給された水を電解室４０に導く。流量センサー７２は、給水管７１に設けられている。流量センサー７２は、電解室４０に供給される水の単位時間あたりの流量（以下、単に「流量」と記すこともある）Ｆを定期的に検出し、その値に相当する信号を制御手段６に出力する。

分岐部７３は、給水管７１を給水管７１ａ、７１ｂの二方に分岐する。流量調整弁７４は、給水管７１ａ、７１ｂを陽極室４０Ａ又は陰極室４０Ｂに接続する。陽極室４０Ａ及び陰極室４０Ｂに供給される水の流量は、制御手段６の管理下で、流量調整弁７４によって調整される。流量調整弁７４は、水の利用効率を高めるために、陽極室４０Ａ及び陰極室４０Ｂに供給される水の流量を調整する。これにより、陽極室４０Ａと陰極室４０Ｂとの間で圧力差が生ずる場合がある。

本実施形態では、流量センサー７２は、分岐部７３の上流側に設けられているので、陽極室４０Ａに供給される水の流量と陰極室４０Ｂに供給される水の流量との総和、すなわち、電解室４０に供給される水の流量Ｆを検出する。

出水部８は、流路切替弁８１と、吐水管８２と、排水管８３等を有している。流路切替弁８１は、陽極室４０Ａ、陰極室４０Ｂを吐水管８２又は排水管８３に選択的に接続する。電解水生成装置１が血液透析の透析液の生成に用いられる場合、陰極室４０Ｂで生成された電解水素水が吐水管８２を介して、濾過処理用の逆浸透膜モジュール及び透析原液を希釈する希釈装置等に供給される。

制御手段６は、陽極給電体４１及び陰極給電体４２に印加する直流電圧の極性を制御する。例えば、制御手段６は、流量センサー７２から入力される信号に基づいて、電解室４０に供給される水の流量Ｆを積算し、所定の流量に達すると陽極給電体４１及び陰極給電体４２に印加する直流電圧の極性を切り替える。これに伴い、陽極室４０Ａと陰極室４０Ｂとが相互に入れ替わる。直流電圧の極性の切り替えにあたっては、制御手段６は、流量調整弁７４及び流路切替弁８１を同期して動作させる。これにより、陰極室４０Ｂと吐水管８２とが常に接続され、陰極室４０Ｂで生成された電解水素水が吐水管８２から吐出される。

図２は、電解槽４の組立て前の主要部品を配置した組立斜視図である。電解槽４は、陽極給電体４１側の第１ケース片５０と、陰極給電体４２側の第２ケース片６０とを有している。互いに対向して配置された第１ケース片５０と第２ケース片６０とが固着されることにより、その内部に電解室４０（図１参照）が形成される。

電解槽４は、電解室４０内に、陽極給電体４１、隔膜４３及び陰極給電体４２が重ねられてなる積層体４５を収容している。

陽極給電体４１及び陰極給電体４２は、それぞれ、シート状に形成されている。このような陽極給電体４１及び陰極給電体４２によって、大きな面積で水を電気分解することができ、水素ガスの発生効率が高められる。

陽極給電体４１及び陰極給電体４２は、それぞれ、その厚さ方向で水が行き来可能に構成されている。陽極給電体４１及び陰極給電体４２には、例えば、エクスパンドメタル等の網状金属が適用されうる。このような、網状の陽極給電体４１及び陰極給電体４２は、隔膜４３を挟持しながら、隔膜４３の表面に水を行き渡らせることができ、電解室４０内での電気分解を促進する。また、網状の陽極給電体４１及び陰極給電体４２は、隔膜４３と共に柔軟に変形することにより、隔膜４３の損傷を抑制する。このため、陽極給電体４１及び陰極給電体４２は、厚さ及びストランド幅の小さい網状金属から形成されるのが望ましい。本実施形態では、陽極給電体４１及び陰極給電体４２として、チタニウム製のエクスパンドメタルの表面に白金のめっき層が形成されたものが適用されている。白金のめっき層は、チタニウムの酸化を防止する。

陽極給電体４１には、第１ケース片５０を貫通して電解槽４の外部に突出する給電端子４１ａが設けられている。給電端子４１ａには、例えば、封止部材４１ｂ、ブッシュ４１ｃ、ナット４１ｄ、４１ｅを介して端子４１ｆが装着される。同様に、陰極給電体４２にも、第２ケース片６０を貫通して電解槽４の外部に突出する給電端子４２ａが設けられている。給電端子４２ａには、例えば、封止部材４２ｂ、ブッシュ４２ｃ、ナット４２ｄ、４２ｅを介して端子４２ｆが装着される。端子４１ｆ、４２ｆは、図１に示される制御手段６に接続されている。給電端子４１ａ、４２ａ及び端子４１ｆ、４２ｆを介して、陽極給電体４１及び陰極給電体４２に直流電圧が印加される。

本実施形態では、隔膜４３には、例えば、スルホン酸基を有するフッ素系の樹脂材料からなる固体高分子材料が用いられている。固体高分子材料を用いた隔膜４３を有する電解槽４では、中性の電解水が生成される。電解室４０内で水が電気分解されることにより、陰極室４０Ｂでは、水素ガスが溶け込んだ電解水素水が得られ、陽極室４０Ａでは酸素ガスが溶け込んだ電解酸素水が得られる。隔膜４３の両面には、白金からなるめっき層４３ａが形成されている。めっき層４３ａと陽極給電体４１及び陰極給電体４２とは、当接し、電気的に接続される。

隔膜４３は、電解室４０内で、陽極給電体４１及び陰極給電体４２によって挟持されている。従って、隔膜４３の形状は陽極給電体４１及び陰極給電体４２によって保持されている。このような、隔膜４３の保持構造によれば、陽極室４０Ａと陰極室４０Ｂとの間に生ずる圧力差に起因する応力の大部分は、陽極給電体４１及び陰極給電体４２によって負担され、隔膜４３にかかる応力は減少する。これにより、陽極室４０Ａと陰極室４０Ｂとの間で大きな圧力差が生ずる状態で電解水生成装置１を動作させても、隔膜４３には大きな応力が生じない。従って、隔膜４３の損傷を抑制し、水の利用効率を容易に高めることが可能となる。

また、隔膜４３が陽極給電体４１及び陰極給電体４２で挟持されているので、隔膜４３のめっき層４３ａと陽極給電体４１との間及びめっき層４３ａと陰極給電体４２との間での接触抵抗が減少し、電圧降下が抑制される。これにより、十分な電解電流Ｉによって電解室４０内での電気分解が促進され、高い溶存水素濃度の電解水素水が生成可能となる。

図２に示されるように、陽極給電体４１及び陰極給電体４２の外周縁の外側には、第１ケース片５０と第２ケース片６０との合わせ面からの水漏れを防止するための封止部材４６が設けられている。隔膜４３の外周部は、封止部材４６によって挟持されている。

各ケース片５０及び６０は、例えば、合成樹脂によって形成されている。各ケース片５０及び６０は、電解室４０内での水の流れに沿う縦方向Ｖに長い矩形状に形成されている。これに伴い、電解室４０は、縦方向Ｖに長い矩形状に形成されている。このような縦長形状の電解室４０によって、電解槽４内での流路が長くなる。その結果、陰極室４０Ｂで発生した水素ガスが、陰極室４０Ｂ内の水に溶け込みやすくなり、溶存水素濃度を高めることができる。

図３（ａ）は、電解室４０側を向く内面側から視た第１ケース片５０の斜視図であり、図３（ｂ）は、電解室４０側を向く内面側から視た第２ケース片６０の斜視図である。

第１ケース片５０及び第２ケース片６０の内面の外縁部には、第１ケース片５０と第２ケース片６０とを固着するための合わせ面５１、６１が形成されている。合わせ面５１、６１の内側には、内壁が合わせ面５１、６１から第１ケース片５０、第２ケース片６０の厚さ方向に陥没することにより、電解部５２、６２が設けられている。電解部５２は陽極室４０Ａを構成し、電解部６２は陰極室４０Ｂを構成する。

第１ケース片５０の内面には、複数の第１凸状部５３が配設されている。各第１凸状部５３は、電解部５２を縦方向Ｖにのび、縦方向Ｖと直交する横方向Ｈに並べて配設されている。一方、第２ケース片６０の内面には、複数の第２凸状部６３が配設されている。各第２凸状部６３は、電解部６２を縦方向Ｖにのび、横方向Ｈに並べて配設されている。このような第１凸状部５３及び第２凸状部６３は、電解室４０内を縦方向Ｖに流れる水の移動を阻害しない。

各第１凸状部５３は、陽極室４０Ａで陽極給電体４１と当接し、陽極給電体４１を第２ケース片６０の側に押圧する。一方、各第２凸状部６３は、陰極室４０Ｂで陰極給電体４２と当接し、陰極給電体４２を第１ケース片５０の側に押圧する。従って、各第１凸状部５３及び各第２凸状部６３によって、積層体４５は、その両面から挟持される。第１凸状部５３及び第２凸状部６３の形状及び配置は、任意である。例えば、各第１凸状部５３及び各第２凸状部６３は、上記特許文献１の図４に示されるように、積層体を挟んで電解室の横方向に交互に配設されていてもよく、上記特許文献１の図８に示されるように、積層体を挟んで対向するように配設されていてもよい。また、第１凸状部５３及び第２凸状部６３は、上記特許文献１の図９及び１０に示される形態であってもよい。第１凸状部５３及び各第２凸状部６３が、積層体を挟んで電解室の横方向に交互に配設されている形態にあっては、第１凸状部５３及び各第２凸状部６３によって積層体が波形に成形される。

第１ケース片５０は、電解部５２の上流側に第１分水路５４を、下流側に第１集水路５６をそれぞれ有している。第１分水路５４及び第１集水路５６は、第１凸状部５３が形成されている電解部５２よりも深く形成されている。一方、第２ケース片６０は、電解部６２の上流側に第２分水路６４を、下流側に第２集水路６６をそれぞれ有している。第２分水路６４及び第２集水路６６は、第２凸状部６３が形成されている電解部６２よりも深く形成されている。

第１ケース片５０には、給電端子４１ａを第１ケース片５０の外部に突出させるため貫通孔５８が形成されている。同様に、第２ケース片６０には、給電端子４２ａを第２ケース片６０の外部に突出させるため貫通孔６８が形成されている。貫通孔５８は第１集水路５６に、貫通孔６８は第２集水路６６にそれぞれ設けられている。

図２、３に示されるように、電解槽４には、Ｌ字状の継手９１、９２、９３、９４が設けられている。継手９１、９２は、第１ケース片５０、第２ケース片６０の下部に装着され、上記流量調整弁７４と接続される。継手９３、９４は、第１ケース片５０、第２ケース片６０の上部に装着され、上記流路切替弁８１と接続される。電解水生成装置１への通水を開始することにより、陽極室４０Ａ及び陰極室４０Ｂの下部から上部に向かって、大局的な水の流れが生ずる。

陰極室４０Ｂにて発生した水素ガスは、微小な気泡となって陰極室４０Ｂの上方に移動する。本実施形態では、水素ガスの移動方向と大局的に水が流れる方向が一致するため、水素分子が水に溶け込み易くなり、溶存水素濃度が高められる。

図４は、陽極給電体４１及び陰極給電体４２を示している。本発明では、陽極給電体４１には、導電補助体４７が設けられている。導電補助体４７は、陽極給電体４１と当接している。導電補助体４７は、例えば、溶接により陽極給電体４１に固着されている。

導電補助体４７は、導電性を有する材料からなる。導電補助体４７は、例えば、陽極給電体４１よりも電気抵抗が小さい金属材料によって構成されているのが望ましい。本実施形態では、陽極給電体４１が網状金属によって形成されているのに対して、導電補助体４７は、例えば、より断面積の大きい無垢の板状金属等によって形成されている。この場合、導電補助体４７は、陽極給電体４１と同等の金属材料によって構成されていてもよく、陽極給電体４１よりも電気抵抗率が小さい金属材料によって構成されていてもよい。本実施形態では、導電補助体４７は、陽極給電体４１と同様に、チタニウムを含む金属材料によって構成されている。なお、導電補助体４７が上記板状金属によって形成されることにより、陽極給電体４１の厚さを薄くすることができ、電解槽４ひいては電解水生成装置１の薄型化を図ることが可能となる。

同様に、陰極給電体４２には、導電補助体４８が設けられている。導電補助体４８の構成についても、上記導電補助体４７と同等であるため、その説明を省略する。

図４に示されるように、陽極給電体４１及び陰極給電体４２の両方に、導電補助体４７、４８が設けられているのが望ましいが、陽極給電体４１及び陰極給電体４２のうち少なくとも一方に導電補助体４７又は４８が設けられていてもよい。この場合、導電補助体４７又は４８が設けられていない他方側の給電体は、電気抵抗率が小さい金属材料によって構成されているのが望ましい。

本発明の電解水生成装置１では、陽極給電体４１及び陰極給電体４２のうち少なくとも一方には、一方の給電体４１又は４２と当接し、一方の給電体４１又は４２よりも電気抵抗が小さい導電補助体４７又は４８が設けられている。従って、給電体４１又は４２に供給された電流が導電補助体４７又は４８に分散し、給電体４１又は４２での電圧降下が抑制される。これにより、陽極給電体４１及び陰極給電体４２で互いに対向する任意の位置での電解電圧が均一化され、発生する水素ガスの分布が均一化される。従って、電解槽４の全体で水素ガスを効率よく電解水に溶け込ませることができ、溶存水素濃度を容易に高めることが可能となる。

陽極給電体４１側の給電端子４１ａは、導電補助体４７に固着されているのが望ましい。本実施形態では、給電端子４１ａは、溶接により導電補助体４７に固着されている。これにより、給電端子４１ａと導電補助体４７とが、陽極給電体４１を介することなく直接電気的に接続される。また、陽極給電体４１を流れる電流が集中する給電端子４１ａの近傍領域での電気抵抗が抑制されるので、陽極給電体４１での電圧降下が効果的に抑制され、電解電圧がより一層均一化される。同様に、陰極給電体４２側の給電端子４２ａは、導電補助体４８に固着されているのが望ましい。これにより、陰極給電体４２での電圧降下が効果的に抑制され、電解電圧がより一層均一化される。

給電端子４１ａは、導電補助体４７の中央部に固着されている。導電補助体４７の電気抵抗が陽極給電体４１の電気抵抗に対して十分に小さい場合、給電端子４１ａは、導電補助体４７の横方向Ｈの端部に固着されていてもよい。給電端子４２ａについても、同様である。

導電補助体４７は、陽極給電体４１の横方向Ｈに沿って形成されているのが望ましい。同様に、導電補助体４８は、陰極給電体４２の横方向Ｈに沿って形成されているのが望ましい。このような導電補助体４７、４８によれば、給電体４１の横方向Ｈに並ぶ領域で同電位となり、電解電圧がより一層均一化される。

導電補助体４７は、陽極給電体４１の厚さ方向の水の行き来を阻害する。このため、電解室４０での電気分解を活性化するにあたっては、電解室４０の中央部での上記水の行き来への影響を抑制するために、導電補助体４７は、陽極給電体４１の端縁部に形成されているのが望ましい。

本実施形態では、導電補助体４７は、陽極給電体４１の縦方向Ｖの一端側に形成されている。同様に、導電補助体４８も、陰極給電体４２の縦方向Ｖの一端側に形成されている。これにより、導電補助体４７、４８が第１集水路５６、第２集水路６６に収容され、容易に電解槽４の薄型化を図ることができる。また、導電補助体４７、４８が第１凸状部５３及び第２凸状部６３と干渉しないので、第１凸状部５３及び第２凸状部６３による積層体４５の波形変形が阻害されるおそれがない。

図５は、陽極給電体４１、陰極給電体４２の変形例である陽極給電体４１Ｘ、陰極給電体４２Ｘを示している。陽極給電体４１Ｘ、陰極給電体４２Ｘのうち、以下で説明されていない部分については、上述した陽極給電体４１、陰極給電体４２の構成が適宜採用されうる。

陽極給電体４１Ｘ、陰極給電体４２Ｘにおいて、陽極側の給電端子４１ａと陰極側の給電端子４２ａとは、互いに対向しない位置に設けられている。すなわち、給電端子４１ａと給電端子４２ａとは、隔膜４３の厚さ方向から視て、互いに重複しない位置に設けられている。好ましい態様では、給電端子４１ａは、陽極給電体４１Ｘの一端部４１Ｆ（図５では上端部）側に、給電端子４２ａは、陰極給電体４２Ｘの他端部４２Ｇ（図５では下端部）側に設けられている。これに伴い、導電補助体４７は、陽極給電体４１Ｘの一端部４１Ｆに、導電補助体４８は、陰極給電体４２Ｘの他端部４２Ｇにそれぞれ設けられている。

以下、導電補助体４７、４８の電気抵抗が陽極給電体４１Ｘ、陰極給電体４２Ｘの電気抵抗に対して十分に小さい場合について検討する。陽極給電体４１Ｘ及び陰極給電体４２Ｘにおいて、陽極給電体４１の一端部４１Ｆ及び陰極給電体４２の一端部４２Ｆから距離Ｌ１、陽極給電体４１の他端部４１Ｇ及び陰極給電体４２の他端部４２Ｇから距離Ｌ２にある点Ｐ１での電解電圧は、以下の通り計算される。陽極給電体４１Ｘ及び陰極給電体４２Ｘの縦方向に一様な電流Ｉが流れると仮定すると、陽極給電体４１Ｘで導電補助体４７から点Ｐ１までに生ずる電圧降下は、Ｉ×ρＬ１であり、陰極給電体４２Ｘで導電補助体４８から点Ｐ１までに生ずる電圧降下は、Ｉ×ρＬ２である。従って、給電端子４１ａと給電端子４２ａとの間の電圧をＶとすると、点Ｐ１での電解電圧は、Ｖ−Ｉ×ρ（Ｌ１＋Ｌ２）である。

同様に、陽極給電体４１の一端部４１Ｆ及び陰極給電体４２の一端部４２Ｆから距離Ｌ２、陽極給電体４１の他端部４１Ｇ及び陰極給電体４２の他端部４２Ｇから距離Ｌ１にある点Ｐ２での電解電圧は、以下の通り計算される。陽極給電体４１Ｘで導電補助体４７から点Ｐ２までに生ずる電圧降下は、Ｉ×ρＬ２であり、陰極給電体４２Ｘで導電補助体４８から点Ｐ２までに生ずる電圧降下は、Ｉ×ρＬ１である。従って、点Ｐ２での電解電圧は、Ｖ−Ｉ×ρ（Ｌ１＋Ｌ２）である。

ここで、Ｌ１＋Ｌ２は、陽極給電体４１の一端部４１Ｆから他端部４１Ｇまでの距離であると共に、陰極給電体４２の一端部４２Ｆから他端部４２Ｇまでの距離であるため、陽極給電体４１及び陰極給電体４２上の任意の位置における電解電圧は、等しく、Ｖ−Ｉ×ρ（Ｌ１＋Ｌ２）である。

従って、陽極給電体４１及び陰極給電体４２上で、互いに対向する任意の位置での電解電圧が均一化され、発生する水素ガスの分布が均一となる。従って、電解槽４の全体で水素ガスを効率よく電解水に溶け込ませることができ、溶存水素濃度を容易に高めることが可能となる。

図６は、陽極給電体４１及び陰極給電体４２の別の変形例である陽極給電体４１Ｙ及び陰極給電体４２Ｙを示している。陽極給電体４１Ｙ、陰極給電体４２Ｙのうち、以下で説明されていない部分については、上述した陽極給電体４１、陰極給電体４２等の構成が適宜採用されうる。陽極給電体４１Ｙは、横方向Ｈの端縁部に導電補助体４７を有している。一方、陰極給電体４２Ｙは、横方向Ｈの端縁部に導電補助体４８を有している。

陽極給電体４１Ｙ及び陰極給電体４２Ｙにおいて、陽極給電体４１側の給電端子４１ａと陰極給電体４２側の給電端子４２ａとは、互いに対向する位置に設けられている。これに伴い、導電補助体４７と導電補助体４８とは、隔膜４３を挟んで互いに対向する位置に設けられている。

導電補助体４７及び導電補助体４８は、縦方向Ｖすなわち陽極給電体４１Ｙ及び陰極給電体４２Ｙの長手方向に沿って延びている。このような導電補助体４７及び導電補助体４８は、陽極給電体４１Ｙ及び陰極給電体４２Ｙでの電圧降下を効果的に抑制しうる。

図６に示される陽極給電体４１Ｙ及び陰極給電体４２Ｙにおいては、上記陽極給電体４１Ｘ及び陰極給電体４２Ｘと同様に、陽極給電体４１側の給電端子４１ａと陰極給電体４２側の給電端子４２ａとが、互いに対向しない位置に設けられていてもよい。

図７は、陽極給電体４１及び陰極給電体４２のさらに別の変形例である陽極給電体４１Ｚ及び陰極給電体４２Ｚを示している。陽極給電体４１Ｚ、陰極給電体４２Ｚのうち、以下で説明されていない部分については、上述した陽極給電体４１、陰極給電体４２等の構成が適宜採用されうる。

陽極給電体４１Ｚ及び陰極給電体４２Ｚにおいて、給電端子４１ａは陽極給電体４１の中央部に、給電端子４２ａは陰極給電体４２の中央部にそれぞれ設けられ、導電補助体４７と導電補助体４８とは、隔膜４３を挟んで互いに対向する位置に設けられている。これにより、給電端子４１ａから陽極給電体４１の端縁までの距離及び給電端子４２ａから陰極給電体４２の端縁までの距離が短くなり、陽極給電体４１Ｚ及び陰極給電体４２Ｚでの電圧降下が抑制される。

以上、本実施形態の電解水生成装置１及び電解槽４が詳細に説明されたが、本発明は上記の具体的な実施形態に限定されることなく種々の態様に変更して実施される。すなわち、電解槽４は、少なくとも、水を電気分解するための電解槽４であって、電気分解される水が供給される電解室４０と、電解室４０内で、互いに対向して配置された陽極側の給電体４１及び陰極側の給電体４２と、電解室４０内で、給電体４１と給電体４２とによって挟持され、かつ、電解室４０を陽極室４０Ａと陰極室４０Ｂとに区分する隔膜とを備え、給電体４１及び給電体４２のうち少なくとも一方には、導電性を有する導電補助体４７又は４８が設けられていればよい。

１ 電解水生成装置
４ 電解槽
４０ 電解室
４０Ａ 陽極室
４０Ｂ 陰極室
４１ 陽極給電体
４１ａ 給電端子
４２ 陰極給電体
４２ａ 給電端子
４３ 隔膜
４７ 導電補助体
４８ 導電補助体

Claims (7)

1. 水を電気分解するための電解槽であって、
   電気分解される水が供給される電解室と、
   前記電解室内で、互いに対向して配置された陽極側の給電体及び陰極側の給電体と、
   前記電解室内で、前記陽極側の給電体と前記陰極側の給電体とによって挟持され、かつ、前記電解室を陽極室と陰極室とに区分する隔膜とを備え、
   前記陽極側の給電体及び前記陰極側の給電体の少なくとも一方の給電体には、導電性を有する導電補助体が設けられていることを特徴とする電解槽。
2. 前記陽極側の給電体及び前記陰極側の給電体のそれぞれには、前記陽極側の給電体と前記陰極側の給電体との間に直流電圧を印加するための給電端子が設けられ、
   前記少なくとも一方の給電体の給電端子は、前記導電補助体に固着されている請求項１記載の電解槽。
3. 前記少なくとも一方の給電体は、前記隔膜の厚さ方向から視て、前記電解室内での水の流れに沿う縦方向に長い矩形状に形成され、
   前記導電補助体は、前記少なくとも一方の給電体の前記縦方向と直交する横方向に沿って形成されている請求項１又は２に記載の電解槽。
4. 前記導電補助体は、前記少なくとも一方の給電体の前記縦方向の一端側に設けられている請求項３記載の電解槽。
5. 前記導電補助体は、板状に形成されている請求項１乃至４のいずれかに記載の電解槽。
6. 前記陽極側の給電体及び前記陰極側の給電体は、網状金属によって構成されている請求項５記載の電解槽。
7. 請求項１乃至６のいずれかに記載の電解槽を備えたことを特徴とする電解水生成装置。

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