JP2021127500A - 電解液体生成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】液体中の電解生成物の溶解濃度を向上させることが可能な電解液体生成装置を提供する。
【解決手段】電解液体生成装置１０は、互いに隣り合う陰極１５と陽極１４との間に導電性膜１６が介在するように積層された積層体１７を有し、液体を電解処理する電解部１３と、電解部１３が内部に配置され、流路１２が形成されたハウジング１１と、を備える。電解部１３には、流路１２に開口するとともに、導電性膜１６と陰極１５および陽極１４との界面２３，２４の少なくとも一部が露出する溝部２５が形成されている。陰極１５および陽極１４のうちいずれか一方の電極の外周部の幅Ｗ１は、電解部１３の溝部２５の幅Ｗ２よりも小さい。
【選択図】図３

Description

本開示は、電解液体生成装置に関する。
従来、電解液体生成装置として、陽極と、導電性膜と、陰極とを積層させて形成した電解部を有し、当該電解部でオゾン（電解生成物）を生成してオゾン水（電解液体）を得られるようにしたものが知られている（特許文献１参照）。
特許文献１に記載の電解部は、電極としての陰極に形成された孔と導電性膜に形成された孔とを連通させた溝部を有している。そして、電解部に電圧を印加することにより、溝部に導入された水を電解処理してオゾンを生成している。
特開２０１７−１７６９９３号公報
上記従来の技術では、導電性膜と陽極との界面近傍で発生したオゾンは、水（液体）の流れに沿って流路の下流側へと運ばれながら水に溶解する。このように、オゾンを水に溶解させることにより、溶存オゾン水（オゾン水：電解液体）が生成される。
しかしながら、上記従来の技術では、陽極（電極）の外周部の幅が陰極（電極）の溝部の幅より大きいことにより、オゾンが通水方向（通液方向）の下流側へ運ばれることが陽極の外周部によって阻害される。通水方向の下流側へ運ばれることが阻害されたオゾンの気泡が大きく成長すると、オゾンが電極の界面から引き離されたとしても、水に溶解されずに水中を漂う可能性があり、水中のオゾンの溶解濃度が低下してしまう可能性がある。
本開示は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものである。そして、本開示の目的は、液体中の電解生成物の溶解濃度を向上させることが可能な電解液体生成装置を提供することにある。
本開示の態様に係る電解液体生成装置は、互いに隣り合う電極間に導電性膜が介在するように積層された積層体を有し、液体を電解処理する電解部と、電解部が内部に配置されるハウジングと、を備える。ハウジングには、電解部に供給される液体が流入する流入口と電解部で生成される電解液体が流出する流出口とを有し、通液方向が積層体の積層方向と交差する方向となる流路が形成されている。電解部には、流路に開口するとともに、導電性膜と電極との界面の少なくとも一部が露出する溝部が形成されており、互いに隣り合う電極が陰極および陽極である。陰極および陽極のうちいずれか一方の電極の外周部の幅は、電解部の溝部の幅よりも小さい。
本開示によれば、液体中の電解生成物の溶解濃度を向上させることが可能な電解液体生成装置を提供することができる。
一実施形態にかかるオゾン水生成装置を分解して示す斜視図である。 一実施形態にかかるオゾン水生成装置を通液方向と直交する平面で切断した断面図である。 一実施形態にかかる電解部の溝部が形成された部位を拡大して示す断面図である。 一実施形態にかかる陰極を導電性膜上に積層した状態を一部拡大して示す平面図である。
以下、図面を参照しながら実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明、または、実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。
なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図していない。
以下では、電解液体生成装置として、オゾン（電解生成物）を発生させ、当該オゾンを水（液体）に溶解させることによりオゾン水（電解水：電解液体）を生成するオゾン水生成装置を例示する。なお、オゾン水は、殺菌または有機物分解に有効であるため水処理分野または食品、医学分野において広く利用されており、残留性がないこと、並びに副生成物を生成しないという利点を有するものである。
また、以下では、流路の延在方向を通液方向（液体が流れる方向）Ｘ、流路の幅方向を幅方向（通液方向を横切る方向）Ｙ、電極および導電性膜が積層される方向を積層方向Ｚとして説明する。なお、本実施形態では、積層方向Ｚは、電解液体生成装置を電極ケース蓋が上方となるように配置した状態における上下方向が積層方向Ｚになっている。
以下、図１から図４を用いて、本実施形態にかかるオゾン水生成装置（電解液体生成装置）１０を説明する。
［１．構成］
図１および図２に示すように、本実施形態にかかるオゾン水生成装置１０は、ハウジング１１を有しており、ハウジング１１の内部に流路１２が形成されている。
さらに、流路１２が形成されたハウジング１１の内部には、電解部１３が流路１２に対向して臨むように配置されている。そして、流路１２内を流れる水が電解部１３によって電解処理されるようになっている。図２および図３に示すように、本実施形態では、電解部１３は、上面（積層方向Ｚの一方側の面）１３ａが流路１２に対向して臨むようにハウジング１１内に配置されている。
図１および図２に示すように、電解部１３は、陽極（電極）１４と陰極（電極）１５との間、すなわち、互いに隣り合う電極１４，１５間に、導電性膜１６が介在するように積層された積層体１７を有している。
一方、流路１２は、電解部１３に供給される液体ＷＡが流入する流入口２１と、電解部１３で生成されるオゾン水ＷＢが流出する流出口２２と、を備えている（図１参照）。また、流路１２は、通液方向Ｘが積層体１７の積層方向Ｚと交差する方向となるようにハウジング１１に形成されている。
さらに、積層体１７には、流路１２に開口するとともに、導電性膜１６と電極（陽極１４または陰極１５）との界面２３，２４の少なくとも一部が露出する溝部２５が複数形成されている（図３参照）。なお、溝部２５は、積層体１７に少なくとも１個形成されていればよい。
本実施形態では、このような溝部２５を積層体１７に形成することにより、流入口２１から流路１２内に供給された水を溝部２５内に導入することができる。そして、主に溝部２５内に導入された水に電気化学反応を起こす電解処理を施すことにより、電解生成物としてのオゾンが溶解したオゾン水が生成される。
ハウジング１１は、例えば、ＰＰＳなどの非導電性の樹脂を用いて形成することができる。本実施形態では、ハウジング１１は、上方に開口して電解部１３が収容される凹部２６が形成された電極ケース２７と、電極ケース２７の開口を上方から覆う電極ケース蓋２８と、を備えている。
図１に示すように、電極ケース２７は、底壁部３１と、底壁部３１の周縁部に連設された周壁部３２と、を備えており、上方に開口する略箱状に形成されている。すなわち、電極ケース２７には、底壁部３１の内面３１ａと周壁部３２の内面３２ａとによって画成され、上方に開口する凹部２６が形成されている。
そして、開口側（上方）から電解部１３を凹部２６内に導入することにより、電解部１３が凹部２６内に収容される。なお、凹部２６の開口は、積層方向Ｚに沿って視た平面視の電解部１３の輪郭形状よりも大きくなるように形成されており、積層方向Ｚを上下方向に一致させた電解部１３をそのままの姿勢で凹部２６内に挿入することができる。
さらに、本実施形態では、電解部１３は、弾性体３３を介して凹部２６内に収容されている。すなわち、電解部１３は、電解部１３と電極ケース２７との間に弾性体３３を介在させ、かつ、電解部１３の下面（積層方向Ｚの他方側の面）１３ｂに弾性体３３を当接させた状態で、凹部２６内に収容されている。弾性体３３は、例えば、ゴム、プラスチック、金属ばねなどの弾力性を有する材料を用いて形成することができる。
また、本実施形態では、電極ケース蓋２８を電極ケース２７に取り付けた際に、電解部１３と電極ケース蓋２８との間に流路１２が形成される。この流路１２は、電解部１３が臨む部位における断面積（通液方向Ｘと直交する面で切断したときの流路１２の面積）がほぼ同一となるように形成するのが好ましい。
電極ケース蓋２８は、略長方形の板状の蓋部本体３４と、蓋部本体３４の下部中央から下方に突設されて、電極ケース２７の凹部２６に挿入される突部３５と、を備えている。
また、蓋部本体３４における突部３５の周縁部には、溶着用の嵌合凹部３６が全周にわたって形成されている。そして、電極ケース蓋２８を電極ケース２７に取り付ける際には、電極ケース２７の開口の周囲に全周にわたって形成された溶着用の嵌合突部３７が、嵌合凹部３６に挿入される（図２参照）。
本実施形態では、電極ケース２７の周壁部３２の上端に、外方に向けて略水平に延在するフランジ部３８を全周にわたって連設して、このフランジ部３８に、上方に突出する嵌合突部３７を電極ケース２７の開口を囲うように形成している。そして、突部３５を凹部２６に挿入させ、かつ、嵌合凹部３６に嵌合突部３７を挿入した状態で、電極ケース蓋２８と電極ケース２７とを溶着させている。
なお、電極ケース蓋２８と電極ケース２７との間にシール材を介した状態で、電極ケース蓋２８を電極ケース２７にネジ止めすることにより、電極ケース蓋２８を電極ケース２７に取り付けることも可能である。
また、突部３５の下面側における幅方向Ｙの両端および中央には、電解部１３を下方に向けて押圧する突起部４１が形成されている。具体的には、弾性体３３を介して凹部２６内に電解部１３を収容し、電極ケース蓋２８を電極ケース２７に取り付けた際に、電極ケース蓋２８に設けられた突起部４１によって電解部１３が下方に押圧される。
このように、本実施形態では、電解部１３を下方に押圧することにより、弾性体３３によって電解部１３の全体に一定の圧力がかけられて、電解部１３を構成する各部材の密着性がより高められる。
なお、本実施形態では、弾性体３３には、積層方向Ｚに貫通する貫通穴４２が長手方向（通液方向Ｘ）に沿って複数形成されており、電解部１３によって押圧された際に、弾性体３３が貫通穴４２側にも変形することができる。このように、弾性体３３を貫通穴４２側にも変形させることにより、電解部１３によって押圧された弾性体３３による電極ケース２７の圧迫が抑制される。
また、本実施形態では、蓋部本体３４の上面に溝４３を設けており、オゾン水生成装置１０を固定する際の位置決め、引っかかり、逆入れ防止などに、溝４３を活用することができる。このような溝４３を設けることにより、オゾン水生成装置１０をオゾンの発生が必要な機器に、より容易に間違えることなく組み込むことが可能になる。
このように、オゾン水生成装置１０は、他の機器または設備に組み込まれた状態で使用することが可能である。オゾン水生成装置１０を他の機器または設備に組み込む際には、流入口２１が下、流出口２２が上になるように立てた状態で配置するのが好ましい。そして、流入口２１が下、流出口２２が上になるようにオゾン水生成装置１０を配置すれば、電極界面で発生したオゾンを、浮力によって、速やかに電極界面から引き離すことができる。すなわち、電極界面で発生したオゾンを、気泡成長する前に速やかに電極界面より引き離すことができる。これにより、オゾンが水に溶け込みやすくなり、オゾン水の生成効率が向上する。なお、オゾン水生成装置１０の配置状態は、これに限るものではなく、適宜の配置が可能である。
次に、電解部１３の具体的な構成について説明する。
電解部１３は、平面視（積層方向Ｚから視た状態）で、通液方向Ｘが長手方向となる略長方形状に形成されている。そして、電解部１３は、陽極１４、導電性膜１６、陰極１５の順に下方から積層することで構成される積層体１７を備えている。このように、本実施形態では、積層体１７は、互いに隣り合う電極である陽極１４と陰極１５との間に導電性膜１６が介在するように積層されている。
また、陽極１４の下方には給電体４４が積層されており、電気が給電体４４を介して陽極１４に供給される。
本実施形態では、給電体４４、陽極１４、導電性膜１６、および陰極１５は、いずれも、通液方向Ｘを長手方向とし、幅方向Ｙを短手方向とする長方形の平面形状を有し、かつ、積層方向Ｚに厚さを有する平板形状に形成されている。なお、陽極１４および陰極１５は、膜状、網目状、線状であってもよい。
給電体４４は、例えば、チタンを用いて形成することができ、導電性膜１６とは反対側で陽極１４と接触している。また、給電体４４の長手方向の一端（通液方向Ｘの上流側）には、陽極用の給電シャフト４４ｂが渦巻き状のバネ部４４ｃを介して電気的に接続されている。給電シャフト４４ｂは、底壁部３１の通液方向Ｘの一端側に形成された貫通孔４５に挿入されている。そして、給電シャフト４４ｂの電極ケース２７の外部に突出する部分が、図示しない電力供給部の正極に電気的に接続される。
陽極１４は、例えば、シリコンを用いて形成した、長さ１００ｍｍ程度の導電性基板に導電性ダイヤモンド膜を成膜することで形成することができる。また、本実施形態のように、長さ５０ｍｍ程度の導電性基板を２枚並べて陽極１４を形成してもよい（図１参照）。上記導電性ダイヤモンド膜は、ボロンドーブ導電性を有するものである。導電性ダイヤモンド膜は、プラズマＣＶＤ法によって、３μｍ程度の膜厚で導電性基板上に形成される。
導電性膜１６は、導電性ダイヤモンド膜が形成された陽極１４上に配置されている。導電性膜１６は、プロトン導電型のイオン交換フィルムであり、１００μｍ〜２００μｍ程度の厚みを有している。そして、導電性膜１６には、厚み方向（積層方向Ｚ）に貫通した導電性膜側孔（導電性膜側溝部）１６ｂが複数形成されている。
本実施形態では、各導電性膜側孔１６ｂは、ほぼ同一の形状を有している。具体的には、各導電性膜側孔１６ｂは、通液方向Ｘと直交する方向（幅方向Ｙ）に細長い長孔状に形成されている。そして、複数の導電性膜側孔１６ｂは、長手方向（通液方向Ｘ）に沿って所定のピッチで一列に並ぶように設けられている。なお、導電性膜側孔１６ｂの形状および配列は別の形態であってもよい。例えば、導電性膜側孔１６ｂは、通液方向Ｘに細長い長孔状に形成することができ、また、通液方向Ｘと交差する方向に細長い長孔状に形成することもできる。また、導電性膜側孔１６ｂは、平面視で屈曲部を有するＶ字状に形成することもできる。さらに、導電性膜側孔１６ｂは、少なくとも１つ形成されていればよい。
陰極１５は、導電性膜１６上に配置されている。陰極１５は、例えば、厚みが０．５ｍｍ程度のチタンの電極板からなるものである。また、陰極１５の長手方向の他端（通液方向Ｘの下流側）には、陰極用の給電シャフト１５ｂが渦巻き状のバネ部１５ｃを介して電気的に接続されている。給電シャフト１５ｂは、底壁部３１の通液方向Ｘの他端側に形成された貫通孔４５に挿入されている。そして、給電シャフト１５ｂの電極ケース２７の外部に突出する部分が、図示しない電力供給部の負極に電気的に接続される。
また、陰極１５には、厚み方向に貫通した陰極側孔（陰極側溝部：電極側溝部）１５ｄが複数形成されている。本実施形態では、各陰極側孔１５ｄは、ほぼ同一の形状を有している。具体的には、各陰極側孔１５ｄは、平面視で屈曲部１５ｅが下流側に配置されるＶ字状に形成されている。そして、複数の陰極側孔１５ｄは、長手方向（通液方向Ｘ）に沿って所定のピッチで一列に並ぶように設けられている。なお、陰極側孔１５ｄのピッチは、導電性膜側孔１６ｂと同じピッチとしてもよいし、導電性膜側孔１６ｂとは異なるピッチとしてもよい。また、陰極側孔１５ｄの形状および配列は別の形態であってもよい。例えば、陰極側孔１５ｄは、通液方向Ｘに細長い長孔状に形成することができ、また、通液方向Ｘと交差する方向に細長い長孔状に形成することもできる。また、陰極側孔１５ｄは、通液方向Ｘと直交する方向（幅方向Ｙ）に細長い長孔状に形成することもできる。さらに、陰極側孔１５ｄは、少なくとも１つ形成されていればよい。
このように、本実施形態では、平面視（積層体１７の積層方向Ｚに沿って視た状態）で、導電性膜側孔１６ｂと陰極側孔１５ｄとの形状（輪郭形状および大きさ）が異なる。このようにすることにより、導電性膜１６が陰極（電極）１５に対して、積層方向Ｚと交差する方向に相対的に位置ずれしたとしても、導電性膜１６と陰極（電極）１５との接触面積の変化を抑制することができる。なお、平面視における導電性膜側孔１６ｂと陰極側孔１５ｄとの形状（輪郭形状および大きさ）を同一とすることも可能である。
また、導電性膜１６および陰極１５は、積層した際に、少なくとも相互の孔（陰極側孔１５ｄおよび導電性膜側孔１６ｂ）の一部が連通している必要があり、また、電気的な接触面積が十分確保されている必要がある。そして、上記の条件を満たすものであれば、導電性膜１６および陰極１５は、投影寸法（平面視における大きさ）が同じであってよいし、異なっていてもよい。
ここで、本実施形態では、陰極１５の幅方向Ｙの寸法は、導電性膜１６、陽極１４および給電体４４の幅方向Ｙの寸法よりも大きい。すなわち、陰極１５の投影寸法は、導電性膜１６、陽極１４および給電体４４の投影寸法よりも大きい。
また、陽極１４の幅方向Ｙの寸法並びに投影寸法は、導電性膜１６および給電体４４の幅方向Ｙの寸法並びに投影寸法と同じでもよいし、異なっていてもよい。しかしながら、陽極１４の幅方向Ｙの寸法並びに投影寸法は、導電性膜１６を陽極１４上に積層した際に、導電性膜側孔１６ｂを下方から完全に塞ぐことができるものであることが好ましい。
また、給電体４４は、陽極１４への電気の供給を効率よく行えるような幅方向Ｙの寸法並びに投影寸法とすることが好ましい。弾性体３３は、給電体４４の下面（電解部１３の下面１３ｂ）の全体によって押圧される程度の幅方向Ｙの寸法並びに投影寸法とすることが好ましい。
本実施形態では、陽極１４と導電性膜１６と給電体４４とは、幅方向Ｙの寸法がほぼ同じである。すなわち、陽極１４と導電性膜１６と給電体４４とは、投影寸法がほぼ同じであり、幅方向Ｙの寸法がほぼ同じである（図３参照）。
さらに、本実施形態では、陽極１４、導電性膜１６および給電体４４の幅方向Ｙの寸法（通液方向Ｘを横切る方向の幅Ｗ１）は、陰極側孔１５ｄの幅方向Ｙの寸法（通液方向Ｘを横切る方向の幅Ｗ２）よりも小さい（図３および図４参照）。
このような構成をした電解部１３は、例えば、下記に示す方法で電極ケース２７の凹部２６内に収容することができる。
まず、弾性体３３を電極ケース２７の凹部２６内に挿入させたのちに、給電体４４を電極ケース２７の凹部２６内に挿入させて、電極ケース２７の凹部２６内に挿入された弾性体３３上に、給電体４４を配置する。具体的には、給電体４４を、給電シャフト４４ｂの先端が下方を向くようにした状態で、電極ケース２７の凹部２６内に挿入させ、かつ、給電シャフト４４ｂを一方の貫通孔４５に挿通させることにより、給電体４４を弾性体３３上に積層する。
次に、陽極１４を電極ケース２７の凹部２６内に挿入させて、陽極１４を給電体４４上に積層する。
次に、導電性膜１６を電極ケース２７の凹部２６内に挿入させて、導電性膜１６を陽極１４上に積層する。
次に、陰極１５を、給電シャフト１５ｂの先端が下方を向くようにした状態で、電極ケース２７の凹部２６内に挿入させ、かつ、給電シャフト１５ｂを他方の貫通孔４５に挿通させることにより、陰極１５を導電性膜１６上に積層する。
次に、陽極用の給電シャフト４４ｂの電極ケース２７の外部に突出する部分および陰極用の給電シャフト１５ｂの電極ケース２７の外部に突出する部分に、それぞれ、Ｏリング５１、ワッシャ５２、座金５３、および六角ナット５４を挿入する。このようにして、電解部１３が、六角ナット５４の締め付けにより、弾性体３３に押し付けられた状態で、凹部２６内に収容されて固定される。
なお、本実施形態では、電極ケース蓋２８を電極ケース２７に対して積層方向Ｚに相対移動させることにより、突部３５が凹部２６に挿入され、かつ、嵌合突部３７が溶着用の嵌合凹部３６に挿入される。
このように、本実施形態にかかるオゾン水生成装置１０は、各部材を電極ケース２７に対して上下方向（積層方向Ｚ）に相対移動させるだけで組み立てることが可能である。
［２．動作］
次に、本実施形態で示すオゾン水生成装置１０の動作、作用について説明する。
まず、水をオゾン水生成装置１０に供給するために、水ＷＡ（図１参照）を流入口２１から流路１２へと供給する。そして、流路１２へと供給された水の一部が溝部２５内に流入して、溝部２５の界面２３，２４に接触する。
このような状態（供給された水によって電解部１３を水中に浸した状態）で、図示しない電源供給部により電解部１３の陽極１４と陰極１５との間に電圧を印加すると、陽極１４と陰極１５との間には導電性膜１６を介して電位差が生じる。このように、陽極１４と陰極１５との間に電位差を生じさせることにより、陽極１４、導電性膜１６および陰極１５が通電し、主に溝部２５内の水中にて電解処理がなされ、導電性膜１６と陽極１４との界面２３の近傍でオゾンが発生する。
そして、導電性膜１６と陽極１４との界面２３の近傍で発生したオゾンは、水の流れに沿って流路１２の下流側へと運ばれながら水に溶解する。このように、オゾンを水に溶解させることにより溶存オゾン水（オゾン水：電解液体）が生成される。
このようなオゾン水生成装置１０は、電解液体生成装置で生成された電解液体を利用する電気機器、電解液体生成装置を備える液体改質装置などに適用することができる。
なお、電気機器および液体改質装置としては、浄水装置などの水処理機器、洗濯機、食洗機、温水洗浄便座、冷蔵庫、給湯給水装置、殺菌装置、医療用機器、空調機器、または厨房機器などがあげられる。
ここで、本実施形態では、水の電気分解により生じるスケールによって、周壁部３２（ハウジング１１）および電解部１３が圧迫されてしまうことが抑制されるようにした。
具体的には、陰極１５および陽極１４のうち少なくともいずれか一方の電極の外周部と周壁部３２の内面３２ａ（ハウジング１１の内面）との間に空間部Ｓを形成し、電解部１３の周囲に水が滞留してしまうことが抑制されるようにした。すなわち、電解部１３の周囲と周壁部３２（ハウジング１１）との間に水を流すための空間部Ｓを積極的に設けることにより、電解部１３の周囲における水の滞留を抑制できるようにした。この空間部Ｓは、オゾン水生成装置１０を組み立てる際に生じる製造公差以上の隙間になっている。
本実施形態では、陰極１５の外周部（側面）１５ａと周壁部３２の内面３２ａ（ハウジング１１の内面）との間に、製造公差以上の隙間が設けられている。すなわち、空間部Ｓは、陰極１５の外周部（側面）１５ａと周壁部３２の内面３２ａ（ハウジング１１の内面）との間に形成される陰極側空間部（第１空間部）Ｓ１を有している。
また、本実施形態では、上述したように、陽極１４、導電性膜１６および給電体４４の幅方向Ｙの寸法（通液方向Ｘを横切る方向の幅Ｗ１）は、陰極側孔１５ｄの幅方向Ｙの寸法（通液方向Ｘを横切る方向の幅Ｗ２）よりも小さい（図３および図４参照）。
このように、陽極１４、導電性膜１６および給電体４４の外周部の幅Ｗ１が、陰極側孔１５ｄの幅Ｗ２よりも小さいことにより、積層体１７を凹部２６に収容した際に、周壁部３２の内面３２ａと陽極１４の外周部（側面）１４ａとの間に空間部Ｓが形成される。また、陰極１５の外周部（側面）１５ａよりも下方にも、空間部Ｓが形成される。
本実施形態では、空間部Ｓが、陽極１４の外周部（側面）１４ａと周壁部３２の内面３２ａ（ハウジング１１の内面）との間に形成される陽極側空間部（第２空間部）Ｓ２を有している。また、空間部Ｓは、陽極１４の外周部（側面）１４ａよりも下方で、かつ、給電体４４の外周部（側面）４４ａとの間に形成される下側空間部（第３空間部）Ｓ３も有している。
このように、本実施形態では、積層体１７の外周部（側面）１７ａと周壁部３２の内面３２ａとの間に、陰極側空間部（第１空間部）Ｓ１、陽極側空間部（第２空間部）Ｓ２および下側空間部（第３空間部）Ｓ３を有する空間部Ｓを形成している。
本実施形態では、空間部Ｓは、積層体１７の少なくとも長手方向の周囲に形成されている。すなわち、空間部Ｓの少なくとも一部が、積層体１７の幅方向Ｙの両側に配置されて長手方向（通液方向Ｘ）に延在する側面１７ａに沿うように形成されている。
この空間部Ｓは、流入口２１および流出口２２に連通させることにより、空間部Ｓ内に導入された水を効率よく流出口２２から流出させるようにするのが好ましいが、流路１２の途中に連通させるようにしてもよい。
そして、このような空間部Ｓを形成することにより、水の電気分解により生じるカルシウム成分などからなるスケールが、積層体１７と周壁部３２との間に溜まってしまうことが抑制される。
例えば、導電性膜１６と陰極１５との界面２４の近傍は、ｐＨ値が上昇しやすく、スケールが生じやすい部位であるが、本実施形態で示した空間部Ｓを形成することにより、界面２４の近傍に比較的大きな空間が形成される。すなわち、幅方向Ｙの外側の界面２４は、積層方向Ｚの陽極１４側（下方）に所定の大きさの空間（下側空間部Ｓ３）が形成されるとともに、幅方向Ｙの外側に所定の大きさの空間（陽極側空間部Ｓ２）が形成された状態で、空間部Ｓに露出している。
さらに、本実施形態では、幅方向Ｙの外側の界面２４は、長手方向（通液方向Ｘ）に沿うように空間部Ｓに露出しており、幅方向Ｙの外側の界面２４のほぼ全体が空間部Ｓに露出している。
そのため、空間部Ｓに導入された水は、通液方向Ｘに沿って下流側へと流れることになる。すなわち、空間部Ｓに露出する界面２４の近傍に導入された水も、比較的速やかに通液方向Ｘに沿って下流側へと流れることになる。したがって、界面２４の近傍で生じたスケールが積層体１７またはハウジング１１に固着する前に、下流側へと流すことができる。このように、本実施形態で示した空間部Ｓを形成することにより、スケールが生じやすい界面２４の近傍に水が滞留してしまうことが抑制され、界面２４の近傍で生じたスケールを速やかに下流側へ流すことができる。その結果、積層体１７と周壁部３２との間にスケールが溜まってしまうことが抑制されて、周壁部３２（ハウジング１１）または電解部１３がスケールによって圧迫されてしまうことを抑制することができる。
なお、空間部Ｓを設けることにより、積層体１７と周壁部３２との間にスケールが溜まってしまうことが抑制されるが、積層体１７または周壁部３２には、比較的少量ではあるがスケールが固着してしまう。したがって、オゾン水生成装置１０を長期間使用した場合などには、積層体１７または周壁部３２に固着したスケールが大きくなって、周壁部３２（ハウジング１１）および電解部１３が圧迫されてしまうこともある。そのため、空間部Ｓの大きさを、通常の方法でオゾン水生成装置１０を想定寿命以上使用した場合でも、固着したスケールによって塞がれない程度の大きさとするのが好ましい。通常の使用方法は、例えば、ハウジング１１内に供給される水の水質（液体の液質）、ハウジング１１内を流れる水の平均流速または平均流量、オゾン生成効率（電極間に印加する電圧または電解面積）、想定される使用頻度などに基づき決定することができる。
［３．効果等］
（１）本実施形態において、オゾン水生成装置１０は、互いに隣り合う電極間に導電性膜１６が介在するように積層された積層体１７を有し、液体を電解処理する電解部１３と、電解部１３が内部に配置されるハウジング１１と、を備える。ハウジング１１には、電解部１３に供給される液体が流入する流入口２１と電解部１３で生成される電解液体が流出する流出口２２とを有し、通液方向Ｘが積層体１７の積層方向Ｚと交差する方向となる流路１２が形成されている。電解部１３には、流路１２に開口するとともに、導電性膜１６と電極との界面２３，２４の少なくとも一部が露出する溝部２５が形成されており、互いに隣り合う電極が陰極１５および陽極１４である。陰極１５および陽極１４のうちいずれか一方の電極の外周部の幅Ｗ１は、電解部１３の溝部２５（陰極側孔１５ｄ）の幅Ｗ２よりも小さい。
本実施形態のようにオゾン水生成装置１０を構成することにより、電極１４，１５の界面２３，２４の近傍で発生したオゾンを電極１４，１５の界面２３，２４から速やかに引き離すことができ、オゾンの水への溶解を促進させることが可能になる。また、電極（陽極１４）を小型化することにより、電極１４，１５の通電面積をより安定的に確保することができ、電極１４，１５を流れる電流の電流密度が均等になることにより、オゾン水生成装置１０によるオゾンの生成能力をより安定させることが可能になる。
（２）本実施形態のように、陰極１５および陽極１４のうち少なくともいずれか一方の電極の外周部とハウジング１１の内面との間に、液体の滞留を抑制する空間部Ｓ（陰極側空間部Ｓ１、陽極側空間部Ｓ２）が形成されていてもよい。
これにより、電極１４，１５の界面２３，２４の近傍で発生したオゾンを電極１４，１５の界面２３，２４から速やかに引き離すことができ、オゾンの水への溶解を促進させることが可能になる。また、電極（陽極１４）を小型化することにより、電極１４，１５の通電面積をより安定的に確保することができ、電極１４，１５を流れる電流の電流密度が均等になることにより、オゾン水生成装置１０によるオゾンの生成能力をより安定させることが可能になる。
（３）本実施形態のように、導電性膜１６の外周部１６ａの幅Ｗ１は、電解部１３の溝部２５（陰極側孔１５ｄ）の幅Ｗ２よりも小さくてもよい。
これにより、電極１４，１５の界面２３，２４の近傍で発生したオゾンを電極１４，１５の界面２３，２４から速やかに引き離すことができ、オゾンの水への溶解を促進させることが可能になる。また、電極（陽極１４）を小型化することにより、電極１４，１５の通電面積をより安定的に確保することができ、電極１４，１５を流れる電流の電流密度が均等になることにより、オゾン水生成装置１０によるオゾンの生成能力をより安定させることが可能になる。
（４）本実施形態のように、電解部１３の溝部２５は、陰極１５に形成されていてもよい。
これにより、電極１４，１５の界面２３，２４の近傍で発生したオゾンを電極１４，１５の界面２３，２４から速やかに引き離すことができ、オゾンの水への溶解を促進させることが可能になる。また、電極（陽極１４）を小型化することにより、電極１４，１５の通電面積をより安定的に確保することができ、電極１４，１５を流れる電流の電流密度が均等になることにより、オゾン水生成装置１０によるオゾンの生成能力をより安定させることが可能になる。
以上要するに、本実施形態によれば、水中のオゾンの溶解濃度を向上させることが可能なオゾン水生成装置１０を提供することができる。
（他の実施形態）
以上、本開示の好適な実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態には限定されず、種々の変形が可能である。
例えば、上記実施形態では、オゾンを発生させ、当該オゾンを水に溶解させることでオゾン水を生成するオゾン水生成装置を例示したが、生成させる物質はオゾンに限るものではない。例えば、次亜塩素酸を生成して殺菌および水処理などに利用するようにしてもよい。また、酸素水、水素水、塩素含有水、過酸化水素水などを生成する装置とすることも可能である。
なお、これらの電解液体生成装置についても、他の機器または設備に組み込まれた状態で使用することが可能である。そして、電解液体生成装置を他の機器または設備に組み込む際には、オゾン水生成装置１０と同様に、流入口が下、流出口が上になるように立てた状態で配置するのが好ましいが、これに限るものではなく、適宜の配置が可能である。
また、陽極１４は、例えば、導電性シリコン、導電性ダイヤモンド、チタン、白金、酸化鉛、酸化タンタルなどにより構成することも可能であり、電解水を生成することのできる導電性および耐久性を備えた電極であればどのような材料を用いてもよい。また、陽極１４をダイヤモンド電極とした場合、その製造方法は成膜による製造方法に限定されるものではない。また、金属以外の材料を用いて基板を構成することも可能である。
また、陰極１５は、導電性および耐久性を備えた電極であればよく、例えば、白金、チタン、ステンレス、導電性シリコンなどで構成することも可能である。
さらに、ハウジング１１および電解部１３、その他細部のスペック（形状、大きさ、レイアウトなど）も適宜に変更可能である。
なお、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、特許請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。
本開示は、液体中の電解生成物の溶解濃度を向上させることが可能な電解液体生成装置に適用可能である。具体的には、電解液体生成装置として、オゾンを発生させ、当該オゾンを水に溶解させることでオゾン水を生成するオゾン水生成装置に、本開示は適用可能である。
１０ オゾン水生成装置（電解液体生成装置）
１１ ハウジング
１２ 流路
１３ 電解部
１４ 陽極（電極）
１５ 陰極（電極）
１６ 導電性膜
１７ 積層体
２１ 流入口
２２ 流出口
２３ 導電性膜と陽極との界面
２４ 導電性膜と陰極との界面
２５ 溝部
２６ 凹部
２７ 電極ケース
２８ 電極ケース蓋
３１ 底壁部
３２ 周壁部
３３ 弾性体
３４ 蓋部本体
３５ 突部
３６ 嵌合凹部
３７ 嵌合突部
３８ フランジ部
４１ 突起部
４２ 貫通穴
４３ 溝
４４ 給電体
４５ 貫通孔
５１ Ｏリング
５２ ワッシャ
５３ 座金
５４ 六角ナット
Ｓ 空間部
Ｘ 通液方向
Ｙ 幅方向
Ｚ 積層方向

Claims (4)

  1. 互いに隣り合う電極間に導電性膜が介在するように積層された積層体を有し、液体を電解処理する電解部と、
    前記電解部が内部に配置されるハウジングと、を備え、
    前記ハウジングには、前記電解部に供給される液体が流入する流入口と前記電解部で生成される電解液体が流出する流出口とを有し、通液方向が前記積層体の積層方向と交差する方向となる流路が形成されており、
    前記電解部には、前記流路に開口するとともに、前記導電性膜と前記電極との界面の少なくとも一部が露出する溝部が形成されており、
    前記互いに隣り合う電極が陰極および陽極であり、
    前記陰極および前記陽極のうちいずれか一方の電極の外周部の幅は、前記電解部の前記溝部の幅よりも小さい、
    電解液体生成装置。
  2. 前記陰極および前記陽極のうち少なくともいずれか一方の電極の外周部と前記ハウジングの内面との間に、液体の滞留を抑制する空間部が形成されている、
    請求項１に記載の電解液体生成装置。
  3. 前記導電性膜の外周部の幅は、前記電解部の前記溝部の幅よりも小さい、
    請求項１または２に記載の電解液体生成装置。
  4. 前記電解部の前記溝部は、前記陰極に形成されている、
    請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電解液体生成装置。
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