JP2021127501A - 電解液体生成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電極を小型化することができ、ハウジングに対して電極を位置決めすることができる電解液体生成装置を提供する。
【解決手段】互いに隣り合う電極３，５間に導電性膜７が介在するように積層された積層体９を有し、液体を電解処理する電解部１１と、電解部１１が内部に配置されるハウジング１３とを備えた電解液体生成装置１において、ハウジング１３に、通液方向が積層体９の積層方向と交差する方向となる流路１９が形成され、電解部１１に、流路１９に開口し、導電性膜７と電極３，５との界面の少なくとも一部が露出する溝部２５が形成され、ハウジング１３の内部に、ハウジング１３に対して位置決めされた位置決め部材２７を配置し、位置決め部材２７が、陰極３および陽極５のうち少なくともいずれか一方の電極を位置決めした。
【選択図】図４

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たものが知られている（特許文献１参照）。

この電解液体生成装置では、ハウジングに、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。また、電解部には、流路に開口し、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は、陰極と陽極となっている。

このような電解液体生成装置では、電解部に、液体としての水を供給し、電解部への電圧の印加によって水を電解処理し、電解生成物としてのオゾンを生成している。そして、生成されたオゾンを水に溶解し、電解液体としてのオゾン水を得ている。

特開２０１７−１７６９９３号公報

ところで、上記特許文献１のような電解液体生成装置では、積層体を構成する電極が、外縁部をハウジングの内面に接触するように配置することによって、ハウジングに対して位置決めされている。

しかしながら、このようなハウジングに対する電極の位置決めでは、電極を小型化してしまうと、電極の外縁部をハウジングの内面に接触させることができず、電極の小型化と位置決めとを両立することができなかった。

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、電極を小型化することができ、ハウジングに対して電極を位置決めすることができる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、前記電解部が内部に配置されるハウジングとを備えている。また、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いる。また、前記電解部には、前記流路に開口し、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いる。また、前記互いに隣り合う電極は、陰極と陽極である。そして、前記ハウジングの内部には、前記ハウジングに対して位置決めされた位置決め部材が配置されており、前記位置決め部材は、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を位置決めしている。

本開示によれば、電極を小型化することができ、ハウジングに対して電極を位置決めすることができる電解液体生成装置を得ることができる。

第１実施形態に係る電解液体生成装置の分解斜視図である。 第１実施形態に係る電解液体生成装置の断面図である。 第１実施形態に係る電解液体生成装置の断面図である。 図３の要部拡大図である。 第１実施形態に係る電解液体生成装置の位置決め部材の斜視図である。 図５の要部拡大図である。 第１実施形態に係る電解液体生成装置の位置決め部材に給電体を組付けたときの斜視図である。 図７の要部拡大上面図である。 第１実施形態に係る電解液体生成装置の位置決め部材に給電体と陽極を組付けたときの斜視図である。 図９の上面図である。 第２実施形態に係る電解液体生成装置の要部拡大断面図である。 第３実施形態に係る電解液体生成装置の要部拡大断面図である。

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、電解生成物としてのオゾンを発生させ、オゾンを液体としての水に溶解させることで、電解液体としてのオゾン水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、殺菌や有機物分解に有効であるため、水処理分野や食品、医学分野において広く利用されており、残留性がないことや、副生成物を生成しないという利点を有するものである。

なお、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、電極や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を上下方向とし、ハウジングにおいて、電極ケース蓋側を上側としている。

（第１実施形態）
図１〜図１０を用いて第１実施形態について説明する。

図１〜図１０に示すように、電解液体生成装置１は、電解部１１と、ハウジング１３と、位置決め部材２７とを備えている。なお、以下では、電極３を陰極３、電極５を陽極５とする。

図１〜図４に示すように、電解部１１は、積層体９を有し、積層体９は、陰極３と、陽極５と、導電性膜７と、給電体２９とを備えている。

陰極３は、例えば、チタンを用いて形成されている。この陰極３は、通液方向Ｘを長手方向とし、幅方向Ｙを短手方向とし、積層方向Ｚを厚み方向とする長方形の板状に形成されている。このような陰極３の長手方向の一端（通液方向Ｘの下流側）には、渦巻き状のバネ部３ａを介して陰極用の給電シャフト３ｂが電気的に接続されている。この給電シャフト３ｂは、電力供給部（不図示）の負極に電気的に接続される。

この陰極３には、厚み方向（積層方向Ｚ）に貫通した陰極側孔３ｃが複数形成されている。この複数の陰極側孔３ｃは、それぞれが長手方向（通液方向Ｘ）に向けてＶ字状になるように、ほぼ同一の形状をしている。このような複数の陰極側孔３ｃ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３ｃの形状および配列は、別の形態であってもよい。また、陰極側孔３ｃは、陰極３に少なくとも１つ形成されていればよい。

陽極５は、例えば、シリコンを用いて形成した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されている。なお、導電性ダイヤモンド膜は、ボロンドーブ導電性を有し、プラズマＣＶＤ法によって、導電性基板上に形成される。この陽極５は、通液方向Ｘを長手方向とし、幅方向Ｙを短手方向とし、積層方向Ｚを厚み方向とする長方形の板状に形成されている。また、陽極５は、長手方向（通液方向Ｘ）に沿って２枚並べて配置されている。このような陽極５は、導電性膜７を積層方向Ｚに挟んで陰極３と積層される。

導電性膜７は、例えば、プロトン導電型のイオン交換フィルムを用いて形成されている。この導電性膜７は、通液方向Ｘを長手方向とし、幅方向Ｙを短手方向とし、積層方向Ｚを厚み方向とする長方形の板状に形成されている。このような導電性膜７には、厚み方向（積層方向Ｚ）に貫通した導電性膜側孔７ａが複数形成されている。

この複数の導電性膜側孔７ａは、それぞれが短手方向（幅方向Ｙ）に沿って長孔状になるように、ほぼ同一の形状をしている。このような複数の導電性膜側孔７ａ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、複数の導電性膜側孔７ａのピッチは、陰極側孔３ｃと同じピッチとしてもよいし、陰極側孔３ｃと異なるピッチとしてもよい。また、導電性膜側孔７ａの形状および配列は、別の形態であってもよい。さらに、導電性膜側孔７ａは、導電性膜７に少なくとも１つ形成されていればよい。

給電体２９は、例えば、チタンを用いて形成されている。この給電体２９は、通液方向Ｘを長手方向とし、幅方向Ｙを短手方向とし、積層方向Ｚを厚み方向とする長方形の板状に形成されている。このような給電体２９の長手方向の他端（通液方向Ｘの上流側）には、渦巻き状のバネ部２９ａを介して陽極用の給電シャフト２９ｂが電気的に接続されている。この給電シャフト２９ｂは、電力供給部（不図示）の正極に電気的に接続される。この給電体２９は、陽極５の積層方向Ｚの一面側に積層されて陽極５に接触され、陽極５と電気的に接続される。

このような積層体９は、積層方向Ｚの下側から、給電体２９、陽極５、導電性膜７、陰極３の順に積層される。この積層体９では、陰極３と陽極５の間に導電性膜７が積層された部分で、陰極３および陽極５と導電性膜７との間に界面２１，２３が形成される。また、積層体９では、陰極３と導電性膜７とが積層された部分で、陰極側孔３ｃと導電性膜側孔７ａとが積層方向Ｚに連通し、溝部２５が形成される。この溝部２５には、界面２１，２３の少なくとも一部が露出している。このような溝部２５は、液体としての水が流れる流路１９に開口し、水が流通される。

このような積層体９を有する電解部１１では、流路１９に水を流通させ、溝部２５に水を流通させた状態で、電源供給部によって、陰極３と陽極５との間に電圧を印可すると、陰極３と陽極５との間には導電性膜７を介して電位差が生じる。この電位差により、陰極３と陽極５と導電性膜７とが通電し、主に溝部２５内の水中で電解処理がなされ、陽極５と導電性膜７との界面２３の近傍で電解生成物としてのオゾンが発生する。このオゾンは、水の流れに沿って流路１９の下流側へと運ばれながら水に溶解し、電解液体としてのオゾン水が生成される。このような電解部１１は、ハウジング１３内に配置されている。

図１〜図４に示すように、ハウジング１３は、例えば、ＰＰＳなどの非導電性の樹脂を用いて形成されている。このハウジング１３は、電極ケース４９と、電極ケース蓋５１とを備えている。

電極ケース４９は、積層方向Ｚの下側に位置する底壁部５３と、底壁部５３の周縁部から積層方向Ｚの上側に向けて立設され周方向に連続して形成された周壁部５５とを備えている。この電極ケース４９は、周壁部５５の上側が開口された筐体状に形成されている。なお、周壁部５５の上端には、外方に向けて通液方向Ｘおよび幅方向Ｙと平行な平面方向に延設され周方向に連続してフランジ部５７が形成されている。このような電極ケース４９は、収容凹部５９と、一対の貫通孔６１，６１と、嵌合凸部６３と、流入口１５と、流出口１７とを備えている。

収容凹部５９は、底壁部５３の内面５３ａと周壁部５５の内面５５ａとによって区画された電極ケース４９の内部空間となっており、周壁部５５の上側が開口されている。この収容凹部５９には、開口側から電解部１１と位置決め部材２７とが収容される。なお、周壁部５５の内面５５ａには、ハウジング１３に対して陰極３を位置決めする位置決め突起６５が通液方向Ｘに沿って複数形成されている。

一対の貫通孔６１，６１は、収容凹部５９の底壁部５３の通液方向Ｘの下流側と上流側とにそれぞれ設けられている。この一対の貫通孔６１，６１は、それぞれ底壁部５３を積層方向Ｚに貫通して形成されている。このような一対の貫通孔６１，６１には、電解部１１を収容凹部５９に収容した状態で、それぞれ陰極３の給電シャフト３ｂと給電体２９の給電シャフト２９ｂとが挿通して配置される。そして、一対の貫通孔６１，６１の下側には、給電シャフト３ｂおよび給電シャフト２９ｂに対して、Ｏリング６７、ワッシャ６９、バネ座金７１、六角ナット７３が組付けられる。この組付けにより、収容凹部５９が止水されつつ、給電シャフト３ｂおよび給電シャフト２９ｂが一対の貫通孔６１，６１に固定される。

嵌合凸部６３は、周壁部５５の上面から積層方向Ｚの上側に向けて立設され周方向に連続して形成されている。この嵌合凸部６３には、電極ケース蓋５１の嵌合凹部７９が嵌合され、電極ケース４９に対して電極ケース蓋５１が位置決めされる。なお、嵌合凸部６３は、周方向に不連続に複数形成してもよい。

流入口１５は、電極ケース４９の周壁部５５のうち通液方向Ｘの上流側に位置する周壁部５５に設けられ、通液方向Ｘの上流側に向けて筒状に延設されている。この流入口１５の中央部には、周壁部５５を通液方向Ｘに貫通し、収容凹部５９に連通された長穴状の孔が形成されている。このような流入口１５には、液体としての水を供給する配管（不図示）が接続され、収容凹部５９内に水を導入させる。

流出口１７は、電極ケース４９の周壁部５５のうち通液方向Ｘの下流側に位置する周壁部５５に設けられ、通液方向Ｘの下流側に向けて筒状に延設されている。この流出口１７の中央部には、周壁部５５を通液方向Ｘに貫通し、収容凹部５９に連通された長穴状の孔が形成されている。このような流出口１７には、電解液体としてのオゾン水を排出する配管（不図示）が接続され、収容凹部５９内の電解部１１で生成されたオゾン水を導出させる。

電極ケース蓋５１は、積層方向Ｚの上側に位置する長方形状の蓋部本体７５と、蓋部本体７５の中央部の下面から積層方向Ｚの下側に向けて長方形状に立設された流路凸部７７とを備えている。

蓋部本体７５は、収容凹部５９の開口を閉塞可能なように、外形形状が電極ケース４９のフランジ部５７とほぼ同一に形成されている。この蓋部本体７５の下面の外縁部には、嵌合凸部６３と嵌合可能な嵌合凹部７９が周方向に連続して形成されている。このような蓋部本体７５は、下面がフランジ部５７の上面と接触し、嵌合凹部７９が嵌合凸部６３に嵌合された状態で、互いの接触面が溶着される。この溶着により、ハウジング１３の内部が止水されつつ、電極ケース蓋５１が電極ケース４９に固定される。

なお、電極ケース４９と電極ケース蓋５１との固定は、電極ケース４９と電極ケース蓋５１との間にシール材を介在させ、ねじ止めなどの固定手段によって固定してもよい。また、嵌合凹部７９は、嵌合凸部６３が周方向に不連続に複数形成されている場合には複数の嵌合凸部６３に合わせて、周方向に不連続に複数形成させればよい。さらに、蓋部本体７５の上面には、電解液体生成装置１を組付ける際に、位置決め、引っ掛かり、逆入れ防止などに活用される溝８１が形成されている。

流路凸部７７は、外形形状が収容凹部５９の開口の内縁部とほぼ同一形状に形成されている。この流路凸部７７の外面は、収容凹部５９に挿入可能なように、周壁部５５の内面５５ａとの間にわずかな隙間を有するように設定されている。このような流路凸部７７は、電極ケース蓋５１が電極ケース４９に組付けられた状態で、収容凹部５９に挿入され、下面が電解部１１の陰極３の表面に当接して積層体９を積層方向Ｚの下側に向けて押圧する。この流路凸部７７の下面の中央部には、流路溝８３が通液方向Ｘに沿って形成されている。

流路溝８３は、流路凸部７７の中央部に通液方向Ｘに沿って複数配置された円柱状の突起部で区画されるように、流路凸部７７の幅方向Ｙに対して２本設けられ、それぞれ陰極３側が開口し、通液方向Ｘの両側が開口されている。この流路溝８３は、幅方向Ｙの幅が、電解部１１の溝部２５の幅方向Ｙの幅とほぼ同一に設定されている。この設定により、流路溝８３を流れる液体としての水を、溝部２５に安定して導入させることができる。このような流路溝８３は、流路凸部７７が陰極３に当接された状態で、陰極３の表面との間に液体としての水が流通する流路１９を形成する。

この流路１９には、流入口１５からハウジング１３内に導入された液体としての水が流入される。この流路１９に流入された水は、電解部１１の溝部２５を流通して電解処理され、電解生成物としてのオゾンが生成される。この生成されたオゾンは、流路１９を流れる水に溶解し、電解液体としてのオゾン水が生成される。この生成されたオゾン水は、流路１９を流れ、流出口１７からハウジング１３外に導出される。このような流路１９が形成されたハウジング１３内には、位置決め部材２７が配置されている。

図１〜図１０に示すように、位置決め部材２７は、例えば、ゴム、プラスチック、金属ばねなどの弾性力を有する弾性体を用いて形成されている。この位置決め部材２７は、収容凹部５９に収容可能なように、外面形状が収容凹部５９の底壁部５３側の内面形状とほぼ同一な直方体状に形成されている。このような位置決め部材２７は、収容凹部５９に収容された状態で、積層方向Ｚの上側に電解部１１が積層される。この状態で、電極ケース蓋５１を電極ケース４９に組付けることによって、流路凸部７７が電解部１１を積層方向Ｚの下側に向けて押圧し、位置決め部材２７が積層方向Ｚの下側に向けて押圧された状態となる。

このとき、位置決め部材２７は、弾性体であるので、積層方向Ｚの上側に向けて復元しようとする反発力が発生する。この位置決め部材２７の反発力によって、電解部１１に積層方向Ｚの上側に向けた付勢力が付与され、積層体９が積層方向Ｚに密着された状態となる。このため、積層体９の接触が安定し、通電面積が保持され、電流密度を均等化して電解部１１での電解処理性能を安定化することができる。なお、位置決め部材２７の自由状態において、位置決め部材２７の外面と収容凹部５９の内面との間には、隙間が形成されている。このような隙間を形成することにより、位置決め部材２７が弾性変形したときの位置決め部材２７の変形を許容することができる。

このような位置決め部材２７には、積層方向Ｚに貫通して形成され、通液方向Ｘに沿って複数配置された位置決め凹部８５が設けられている。この位置決め凹部８５には、収容凹部５９の底壁部５３に複数立設された位置決め凸部８７が挿入される。このように位置決め凹部８５に位置決め凸部８７を挿入することにより、位置決め部材２７がハウジング１３に対して通液方向Ｘおよび幅方向Ｙと平行な平面方向に位置決めされる。なお、位置決め部材２７の自由状態において、位置決め凹部８５の内面と位置決め凸部８７の外面との間には、位置決め部材２７の変形を許容する隙間が形成されている。また、位置決め凹部８５は、位置決め部材２７を積層方向Ｚに貫通して形成させなくともよい。

このような電解液体生成装置１において、陰極３の幅方向Ｙの幅は、流路凸部７７の幅方向Ｙの幅とほぼ同一に設定されている。このように陰極３の幅を設定することにより、流路凸部７７との間に形成された流路１９に対して、溝部２５の開口を安定して配置することができる。また、流路凸部７７によって、陰極３を積層方向Ｚの下側に向けて安定して押圧することができる。

陽極５の幅方向Ｙの幅は、陰極３の幅方向Ｙの幅より狭く、導電性膜７の幅方向Ｙの幅とほぼ同一に設定されている。このように陽極５および導電性膜７の幅を設定することにより、高価な陽極５および導電性膜７を小型化することができる。

給電体２９の幅方向Ｙの幅は、陽極５の幅方向Ｙの幅とほぼ同一に設定されている。このように給電体２９の幅を設定することにより、給電体２９を小型化しつつ、陽極５に対する通電面積を確保することができる。このため、陽極５への通電を安定化することができ、電解部１１での電解処理性能を保持することができる。

位置決め部材２７の幅方向Ｙの幅は、陽極５および給電体２９の幅方向Ｙの幅より広く設定されている。このように位置決め部材２７の幅を設定することにより、陽極５および給電体２９の外周部に位置決め部材２７の外縁部を配置することができる。また、給電体２９から付与される流路凸部７７からの押圧力を安定して受けることができ、積層体９に対して付勢力を安定して付与することができる。

ここで、電解液体生成装置１では、電解部１１の外周部とハウジング１３の内面との間に、微小な隙間が形成されていると、この微小な隙間に液体としての水が侵入して滞留することがある。電解部１１の周囲に水が滞留された状態で水を電解処理して電解生成物としてのオゾンを生成すると、電解部１１の周囲に滞留した水のｐＨ値が上昇し、主にカルシウム成分からなるスケールが発生し易くなる。スケールが発生すると、微小な隙間にスケールが堆積してしまうおそれがある。電解部１１の周囲にスケールが堆積してしまうと、電解部１１やハウジング１３がスケールに圧迫されて変形してしまうおそれがある。

そこで、電解部１１の外周部とハウジング１３の内面との間には、液体としての水の滞留を抑制する空間部３１が形成されている。

図４に示すように、空間部３１は、周壁部５５の内面５５ａと積層体９の幅方向Ｙの両側の側面との間に形成されている。詳細には、空間部３１は、周壁部５５の内面５５ａと陰極３の側面３ｄとの間に形成されている。また、空間部３１は、周壁部５５の内面５５ａと陽極５の側面５ａとの間に形成されている。また、空間部３１は、周壁部５５の内面５５ａと導電性膜７の側面７ｂとの間に形成されている。また、空間部３１は、周壁部５５の内面５５ａと給電体２９の側面２９ｃとの間に形成されている。

この空間部３１は、ハウジング１３の内部において、積層体９の幅方向Ｙの両側にそれぞれ通液方向Ｘに沿って形成され、流入口１５と流出口１７とにそれぞれ連通されている。このような空間部３１には、流入口１５から導入される液体としての水が流通され、流出口１７から水が導出される。このため、電解部１１の周囲では、水が滞留することが抑制される。このように電解部１１の周囲に水が滞留することを抑制することにより、スケールの発生を抑制することができる。このため、スケールの堆積による電解部１１やハウジング１３の変形を抑制することができる。なお、空間部３１は、流路１９の途中に連通するようにしてもよい。

このような空間部３１が設けられた電解液体生成装置１では、電解部１１において、陽極５の幅方向Ｙの幅が、陰極３の幅方向Ｙの幅より狭く形成されている。このように陽極５の幅を狭めることで陽極５を小型化している。しかしながら、陽極５を小型化してしまうと、陽極５を直接的にハウジング１３に対して位置決めすることができない。

そこで、ハウジング１３に対して位置決めされた位置決め部材２７は、電解部１１の積層体９のうち少なくとも陽極５を位置決めしている。このため、陽極５は、位置決め部材２７を介してハウジング１３に位置決めされている。このように位置決め部材２７で陽極５を位置決めすることにより、陽極５を小型化しても、陽極５をハウジング１３に対して位置決めすることができる。

図１〜図１０に示すように、位置決め部材２７の上面の周縁部には、上面から積層方向Ｚの上側に向けて複数の突起部３３が立設されている。この複数の突起部３３の積層方向Ｚの高さは、位置決め部材２７に積層された陽極５まで到達するように、給電体２９と陽極５との厚さの合計とほぼ同一に設定されている。このように複数の突起部３３の高さを設定することにより、複数の突起部３３によって陽極５を位置決めすることができる。このような複数の突起部３３は、第１突起部３９と、第２突起部４１と、第３突起部４３と、誘導部４５とを備えている。

第１突起部３９は、位置決め部材２７の上面の幅方向Ｙ（短手方向）の両側にそれぞれ配置され、通液方向Ｘ（長手方向）に沿って複数配置されている。この第１突起部３９は、陽極５および給電体２９の幅方向Ｙの両側の側面に対して、幅方向Ｙに対向している。このため、陽極５および給電体２９が幅方向Ｙに向けて移動しようとすると、陽極５および給電体２９は第１突起部３９と接触し、幅方向Ｙへの移動が規制される。このように第１突起部３９は、陽極５および給電体２９を幅方向Ｙに対して位置決めしている。

この第１突起部３９により、陽極５および給電体２９が幅方向Ｙに移動することがなく、空間部３１を安定して保持することができる。また、陽極５と給電体２９との接触を安定化することができ、電解部１１での電解処理性能を保持することができる。

このような第１突起部３９は、円柱形状に形成されている。このように第１突起部３９を円柱形状にすることにより、陽極５および給電体２９との接触面を小さくし、空間部３１を大きくすることができる。また、第１突起部３９と陽極５および給電体２９との接触抵抗を小さくでき、位置決め部材２７に対する陽極５および給電体２９の組付性を向上することができる。

この第１突起部３９が配置される給電体２９の対向部分には、第１突起部３９との接触を積層方向Ｚに対して回避する回避部３５が設けられている。この回避部３５は、幅方向Ｙの幅が給電体２９の給電シャフト２９ｂ側の幅方向Ｙの幅より狭く、陽極５の幅方向Ｙの幅とほぼ同一となるように形成されている。このような回避部３５は、通液方向Ｘに沿って連続して形成されている。このように給電体２９に回避部３５を設けることにより、給電体２９が第１突起部３９と積層方向Ｚに干渉することがなく、第１突起部３９によって陽極５を位置決めすることができる。

第２突起部４１は、位置決め部材２７の上面の通液方向Ｘ（長手方向）の両側にそれぞれ配置されている。この第２突起部４１は、陽極５および給電体２９の通液方向Ｘの両側の側面に対して、通液方向Ｘに対向している。このため、陽極５および給電体２９が通液方向Ｘに向けて移動しようとすると、陽極５および給電体２９は第２突起部４１と接触し、通液方向Ｘへの移動が規制される。このように第２突起部４１は、陽極５および給電体２９を通液方向Ｘに対して位置決めしている。

この第２突起部４１により、陽極５および給電体２９が通液方向Ｘに移動することがない。また、陽極５と給電体２９との接触を安定化することができ、電解部１１での電解処理性能を保持することができる。さらに、第２突起部４１を通液方向Ｘの両側にそれぞれ配置することにより、位置決め部材２７に対して積層体９を組付けるときに、第２突起部４１を組付位置の目安とすることができ、組付性を向上することができる。

このような第２突起部４１は、幅方向Ｙを長手方向とする長方形の角柱形状に形成されている。このように第２突起部４１を長方形状に形成することにより、１つの第２突起部４１で陽極５および給電体２９を安定して通液方向Ｘに対して位置決めすることができる。

この第２突起部４１が配置される給電体２９の給電シャフト２９ｂ側の部分には、第２突起部４１との接触を積層方向Ｚに対して回避する回避部３７が設けられている。この回避部３７は、給電体２９を積層方向Ｚ（厚さ方向）に貫通し、第２突起部４１の外径より大きな内径を有する長方形の穴形状に形成されている。このような回避部３７には、第２突起部４１が挿通して配置される。このように給電体２９に回避部３７を設けることにより、給電体２９が第２突起部４１と積層方向Ｚに干渉することがなく、第２突起部４１によって陽極５を位置決めすることができる。また、回避部３７を穴形状とすることにより、給電体２９の剛性を保持することができる。

第３突起部４３は、通液方向Ｘに沿って２枚並べられた長方形状の陽極５，５の角部の近傍に配置されている。この第３突起部４３は、陽極５および給電体２９を幅方向Ｙに対して位置決めする第１突起部３９と兼用されている。このように第３突起部４３を陽極５の角部の近傍に配置することにより、陽極５の通液方向Ｘおよび幅方向Ｙと平行な平面方向の位置ズレを安定して抑制することができる。このため、陽極５と給電体２９との通電面積を安定して保持でき、通電密度を均等にし、電解部１１における電解処理性能を保持することができる。

誘導部４５は、通液方向Ｘに沿って２枚並べられた長方形状の陽極５，５の角部の間に配置されている。この誘導部４５は、陽極５および給電体２９を幅方向Ｙに対して位置決めする第１突起部３９と兼用されている。なお、陽極５および給電体２９を通液方向Ｘに対して位置決めする第２突起部４１を誘導部４５として兼用してもよい。このように誘導部４５を設けることにより、位置決め部材２７に対して積層体９を組付けるときに、誘導部４５を組付位置の目安とすることができ、組付性を向上することができる。

このような複数の突起部３３が設けられた位置決め部材２７には、複数の突起部３３と外縁部との間に隙間部４７が形成されている。

図４に示すように、隙間部４７は、位置決め部材２７の上面において、複数の第１突起部３９と位置決め部材２７の幅方向Ｙの両側の外縁部との間に位置する幅方向Ｙに延在された空間となっている。この隙間部４７には、空間部３１を流通する液体としての水が流通される。このように隙間部４７を設けることにより、空間部３１を広くすることができる。また、隙間部４７の幅方向Ｙの間隔、すなわち第１突起部３９の幅方向Ｙに対する位置を調整することにより、陽極５および給電体２９の幅方向Ｙのサイズ変更に対応することができる。

なお、隙間部４７は、位置決め部材２７の上面において、位置決め部材２７の第２突起部４１と位置決め部材２７の通液方向Ｘの両側の外縁部との間に位置する通液方向Ｘに延在された空間としてもよい。このように隙間部４７を通液方向Ｘに設けることにより、隙間部４７の通液方向Ｘの間隔、すなわち第２突起部４１の通液方向Ｘに対する位置を調整することで、陽極５および給電体２９の通液方向Ｘのサイズ変更に対応することができる。

このような電解液体生成装置１では、互いに隣り合う電極３，５間に導電性膜７が介在するように積層された積層体９を有し、液体を電解処理する電解部１１と、電解部１１が内部に配置されるハウジング１３とを備えている。

また、ハウジング１３には、電解部１１に供給される液体が流入する流入口１５と電解部１１で生成される電解液体が流出する流出口１７とを有し、通液方向Ｘが積層体９の積層方向Ｚと交差する方向となる流路１９が形成されている。さらに、電解部１１には、流路１９に開口し、導電性膜７と電極３，５との界面２１，２３の少なくとも一部が露出する溝部２５が形成されている。また、互いに隣り合う電極３，５は、陰極と陽極である。

そして、ハウジング１３の内部には、ハウジング１３に対して位置決めされた位置決め部材２７が配置されており、位置決め部材２７は、陰極３および陽極５のうち少なくともいずれか一方の電極を位置決めしている。

このため、電極を小型化しても、位置決め部材２７を介して電極をハウジング１３に対して位置決めすることができる。従って、電解部１１の積層体９における位置ズレを抑制し、電解部１１における通電面積を安定的に保持することができ、電流密度を均等にし、電解部１１における電解生成物の生成能力を安定させることができる。

従って、このような電解液体生成装置１では、電極を小型化することができ、ハウジング１３に対して電極を位置決めすることができる。

また、積層体９は、電極と接触する給電体２９を有し、給電体２９は、位置決め部材２７によって位置決めされている。このため、電極と給電体２９の位置ズレを抑制でき、電極と給電体２９の接触を安定させることができる。従って、電極と給電体２９との通電面積を安定的に保持することができ、電流密度を均等にし、電解部１１における電解生成物の生成能力を安定させることができる。

さらに、陰極３および陽極５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１３の内面との間には、液体の滞留を抑制する空間部３１が形成されている。このため、電解部１１の周囲に液体が滞留することを抑制することができる。従って、電解部１１とハウジング１３との間にスケールが発生することを抑制でき、スケールの堆積による電解部１１やハウジング１３の変形を抑制することができる。

また、給電体２９は、通液方向Ｘと交差する方向（幅方向Ｙ）の幅が給電体２９と接触する電極と略同一である。このため、給電体２９の大型化を抑制しつつ、電極と給電体２９との通電面積を安定的に保持することができる。従って、電解部１１における電流密度を均等にでき、電解部１１における電解生成物の生成能力を安定させることができる。

さらに、位置決め部材２７には、陰極３および陽極５のうち少なくともいずれか一方の電極を位置決めする突起部３３が積層方向Ｚに向けて突設されている。そして、給電体２９には、突起部３３との接触を積層方向Ｚに対して回避する回避部３５，３７が設けられている。このため、突起部３３と給電体２９とが積層方向Ｚに干渉することがなく、突起部３３によって電極を位置決めでき、電極と給電体２９とを安定して接触させることができる。従って、電極と給電体２９との通電面積を安定的に保持することができ、電流密度を均等にし、電解部１１における電解生成物の生成能力を安定させることができる。

また、回避部３７は、突起部３３が積層方向Ｚに挿通される穴形状に形成されている。このため、給電体２９の剛性を保持することができ、給電体２９の変形を抑制することができる。従って、電極と給電体２９との接触を安定させ、電極と給電体２９との通電面積を安定的に保持することができ、電流密度を均等にし、電解部１１における電解生成物の生成能力を安定させることができる。

さらに、ハウジング１３内には、電解部１１における積層体９の積層方向Ｚの一方側に接触する弾性体が配置されている。そして、位置決め部材２７は、弾性体である。このため、位置決め部材２７によって、積層体９が積層方向Ｚに密着され、積層体９の接触を安定させることができる。従って、積層体９における通電面積を安定的に保持することができ、電流密度を均等にし、電解部１１における電解生成物の生成能力を安定させることができる。また、弾性体を位置決め部材２７として用いることにより、部品点数を削減することができる。

また、位置決め部材２７には、陰極３および陽極５のうち少なくともいずれか一方の電極を通液方向Ｘと平行な平面方向に対して位置決めする複数の突起部３３が積層方向Ｚに向けて突設されている。このため、電極が通液方向Ｘと平行な平面方向に位置ズレすることを抑制することができる。従って、電解部１１における通電面積を安定的に保持することができ、電流密度を均等にし、電解部１１における電解生成物の生成能力を安定させることができる。

さらに、複数の突起部３３は、陰極３および陽極５のうち少なくともいずれか一方の電極を通液方向Ｘと交差する方向（幅方向Ｙ）に対して位置決めする第１突起部３９を有する。このため、電極が通液方向Ｘと交差する方向に位置ズレすることを抑制することができる。従って、電解部１１における通電面積を安定的に保持することができ、電流密度を均等にし、電解部１１における電解生成物の生成能力を安定させることができる。

また、第１突起部３９は、円柱形状である。このため、電極と第１突起部３９との接触面を小さくすることができる。従って、電極を組付けるときの接触抵抗を小さくすることができ、組付性を向上することができる。

さらに、複数の突起部３３は、陰極３および陽極５のうち少なくともいずれか一方の電極を通液方向Ｘに対して位置決めする第２突起部４１を有する。このため、電極が通液方向Ｘに位置ズレすることを抑制することができる。従って、電解部１１における通電面積を安定的に保持することができ、電流密度を均等にし、電解部１１における電解生成物の生成能力を安定させることができる。

また、第２突起部４１は、長方形状である。このため、電極と第２突起部４１との接触面を大きくすることができる。従って、第２突起部４１によって電極を安定して通液方向Ｘに位置決めすることができる。

さらに、陰極３および陽極５のうち少なくともいずれか一方の電極は、多角形状に形成されている。そして、複数の突起部３３は、陰極３および陽極５のうち少なくともいずれか一方の電極の角部の近傍に配置される第３突起部４３を有する。このため、電極の角部が第３突起部４３によって位置決めされ、電極の回転を防止することができる。従って、電解部１１における通電面積を安定的に保持することができ、電流密度を均等にし、電解部１１における電解生成物の生成能力を安定させることができる。

また、複数の突起部３３は、陰極３および陽極５のうち少なくともいずれか一方の電極を組付位置に導く誘導部４５を有する。このため、電極を組付けるときに、誘導部４５によって電極を組付位置に容易に導くことができる。従って、電極の組付けが容易になり、組付性を向上することができる。

さらに、位置決め部材２７には、複数の突起部３３と外縁部との間に隙間部４７が形成されている。このため、隙間部４７の間隔を調整することで、突起部３３の位置を変更することができる。従って、電極のサイズ変更に対応することができ、電極の設計の自由度を向上することができる。

また、複数の突起部３３の積層方向Ｚの高さは、複数の突起部３３と隣接する電極と略同一である。このため、突起部３３によって電極を安定して位置決めすることができる。また、突起部３３と周辺部材との干渉を抑制することができる。従って、電解部１１における通電面積を安定的に保持することができ、電流密度を均等にし、電解部１１における電解生成物の生成能力を安定させることができる。

（第２実施形態）
図１１を用いて第２実施形態について説明する。

本実施形態に係る電解液体生成装置１０１は、導電性膜７が、位置決め部材２７によって位置決めされている。

なお、第１実施形態と同様の構成には、同一の記号を記して構成及び機能説明は第１実施形態を参照するものとし省略するが、第１実施形態と同一の構成であるので、得られる効果は同一である。

図１１に示すように、位置決め部材２７の複数の突起部３３（ここでは第１突起部３９のみ図示）は、給電体２９と陽極５と導電性膜７とを位置決めしている。この突起部３３の積層方向Ｚの高さは、位置決め部材２７に積層された導電性膜７まで到達するように、給電体２９と陽極５と導電性膜７との厚さの合計とほぼ同一に設定されている。この複数の突起部３３は、給電体２９と陽極５と導電性膜７との通液方向Ｘの両側の側面と幅方向Ｙの両側の側面に対して、通液方向Ｘおよび幅方向Ｙに対向している。

このため、給電体２９と陽極５と導電性膜７とが通液方向Ｘと平行な平面方向に向けて移動しようとすると、給電体２９と陽極５と導電性膜７とは複数の突起部３３と接触し、平面方向への移動が規制される。このように複数の突起部３３は、給電体２９と陽極５と導電性膜７とを通液方向Ｘと平行な平面方向に対して位置決めしている。

このような電解液体生成装置１０１では、導電性膜７が、位置決め部材２７によって位置決めされている。このため、導電性膜７を小型化しても、位置決め部材２７を介して導電性膜７をハウジング１３に対して位置決めすることができる。従って、電解部１１の積層体９における位置ズレを抑制し、電解部１１における通電面積を安定的に保持することができ、電流密度を均等にし、電解部１１における電解生成物の生成能力を安定させることができる。

（第３実施形態）
図１２を用いて第３実施形態について説明する。

本実施形態に係る電解液体生成装置２０１は、位置決め部材２７が、陰極３および陽極５を位置決めしている。

なお、他の実施形態と同様の構成には、同一の記号を記して構成及び機能説明は他の実施形態を参照するものとし省略するが、他の実施形態と同一の構成であるので、得られる効果は同一である。

図１２に示すように、陰極３の幅方向Ｙの幅は、給電体２９と陽極５と導電性膜７との幅方向Ｙの幅とほぼ同一に設定されている。このため、陰極３は、ハウジング１３に対して直接的に位置決めすることができない。そこで、陰極３は、ハウジング１３に位置決めされた位置決め部材２７に対して位置決めされている。

位置決め部材２７の複数の突起部３３（ここでは第１突起部３９のみ図示）は、給電体２９と陽極５と導電性膜７と陰極３とを位置決めしている。この突起部３３の積層方向Ｚの高さは、位置決め部材２７に積層された陰極３まで到達するように、給電体２９と陽極５と導電性膜７と陰極３との厚さの合計とほぼ同一に設定されている。この複数の突起部３３は、給電体２９と陽極５と導電性膜７と陰極３との通液方向Ｘの両側の側面と幅方向Ｙの両側の側面に対して、通液方向Ｘおよび幅方向Ｙに対向している。

このため、給電体２９と陽極５と導電性膜７と陰極３とが通液方向Ｘと平行な平面方向に向けて移動しようとすると、給電体２９と陽極５と導電性膜７と陰極３とは複数の突起部３３と接触し、平面方向への移動が規制される。このように複数の突起部３３は、給電体２９と陽極５と導電性膜７と陰極３とを通液方向Ｘと平行な平面方向に対して位置決めしている。

なお、陰極３の給電シャフト３ｂ（図１参照）側には、第２突起部４１（図５参照）との接触を積層方向Ｚに対して回避する回避部（不図示）が設けられている。この回避部は、給電体２９に設けられた回避部３７（図８参照）と同様に、穴形状で形成することが好ましい。回避部を穴形状とすることで、陰極３の剛性を保持することができる。

このような電解液体生成装置２０１では、位置決め部材２７が、陰極３および陽極５を位置決めしている。このため、陰極３を小型化しても、位置決め部材２７を介して陰極３をハウジング１３に対して位置決めすることができる。従って、電解部１１の積層体９における位置ズレを抑制し、電解部１１における通電面積を安定的に保持することができ、電流密度を均等にし、電解部１１における電解生成物の生成能力を安定させることができる。

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。

例えば、位置決め部材は、位置決め凹部にハウジングに形成された位置決め凸部を挿入することによってハウジングに対して位置決めされているが、これに限るものではない。例えば、位置決め部材の外面に複数の凸部を設けて、ハウジングの内面に凸部を接触させるように位置決めしてもよく、位置決め部材の外面を直接的にハウジングの内面に接触するように位置決めしてもよい。

また、位置決め部材は、弾性体となっているが、これに限らず、弾性体とは別体で形成された位置決め部材を用いて積層体を位置決めしてもよい。

さらに、第１突起部の形状は、円柱状に限らず、例えば、長方形の角柱状など、どのような形状であってもよい。また、第２突起部の形状は、長方形状に限らず、例えば、円柱など、どのような形状であってもよい。

また、電極の形状は、長方形状に限らず、例えば、円形状など、どのような形状であってもよい。加えて、電極の多角形状としては、四角形状に限らず、例えば、五角形状など、三角形状以上であれば、どのような形状であってもよい。

本開示は、積層体を小型化し、電解処理した液中の電解生成物の濃度を高めることができる電解液体生成装置に適用可能である。具体的には、浄水装置などの水処理機器、洗濯機、食洗器、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、厨房機器などに、本開示は適用可能である。

１，１０１，２０１ 電解液体生成装置
３ 電極（陰極）
５ 電極（陽極）
７ 導電性膜
９ 積層体
１１ 電解部
１３ ハウジング
１５ 流入口
１７ 流出口
１９ 流路
２１，２３ 界面
２５ 溝部
２７ 位置決め部材
２９ 給電体
３１ 空間部
３３ 突起部
３５，３７ 回避部
３９ 第１突起部
４１ 第２突起部
４３ 第３突起部
４５ 誘導部
４７ 隙間部
Ｘ 通液方向
Ｙ 幅方向
Ｚ 積層方向

Claims (18)

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、前記流路に開口し、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は、陰極と陽極であり、
   前記ハウジングの内部には、前記ハウジングに対して位置決めされた位置決め部材が配置されており、
   前記位置決め部材は、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を位置決めしている電解液体生成装置。
2. 前記積層体は、前記電極と接触する給電体を有し、
   前記給電体は、前記位置決め部材によって位置決めされている請求項１に記載の電解液体生成装置。
3. 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は、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または２に記載の電解液体生成装置。
4. 前記給電体は、前記通液方向と交差する方向の幅が前記給電体と接触する前記電極と略同一である請求項２に記載の電解液体生成装置。
5. 前記位置決め部材には、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を位置決めする突起部が前記積層方向に向けて突設されており、
   前記給電体には、前記突起部との接触を前記積層方向に対して回避する回避部が設けられている請求項２に記載の電解液体生成装置。
6. 前記回避部は、前記突起部が前記積層方向に挿通される穴形状に形成されている請求項５に記載の電解液体生成装置。
7. 前記導電性膜は、前記位置決め部材によって位置決めされている請求項１〜６のいずれか１項に記載の電解液体生成装置。
8. 前記位置決め部材は、前記陰極および前記陽極を位置決めしている請求項１〜７のいずれか１項に記載の電解液体生成装置。
9. 前記ハウジング内には、前記電解部における前記積層体の積層方向の一方側に接触する弾性体が配置されており、
   前記位置決め部材は、前記弾性体である請求項１〜８のいずれか１項に記載の電解液体生成装置。
10. 前記位置決め部材には、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を前記通液方向と平行な平面方向に対して位置決めする複数の突起部が前記積層方向に向けて突設されている請求項１〜９のいずれか１項に記載の電解液体生成装置。
11. 前記複数の突起部は、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を前記通液方向と交差する方向に対して位置決めする第１突起部を有する請求項１０に記載の電解液体生成装置。
12. 前記第１突起部は、円柱形状である請求項１１に記載の電解液体生成装置。
13. 前記複数の突起部は、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を前記通液方向に対して位置決めする第２突起部を有する請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の電解液体生成装置。
14. 前記第２突起部は、長方形状である請求項１３に記載の電解液体生成装置。
15. 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は、多角形状に形成されており、
    前記複数の突起部は、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角部の近傍に配置される第３突起部を有する請求項１０〜１４のいずれか１項に記載の電解液体生成装置。
16. 前記複数の突起部は、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を組付位置に導く誘導部を有する請求項１０〜１５のいずれか１項に記載の電解液体生成装置。
17. 前記位置決め部材には、前記複数の突起部と外縁部との間に隙間部が形成されている請求項１０〜１６のいずれか１項に記載の電解液体生成装置。
18. 前記複数の突起部の前記積層方向の高さは、前記複数の突起部と隣接する前記電極と略同一である請求項１０〜１７のいずれか１項に記載の電解液体生成装置。

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