JP6132234B2 - 電解水生成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電解水生成装置に関する。

従来、電解水生成装置として、複数の貫通孔を有する陽極、陰極、固体高分子電解質隔膜とで構成された電解セルを有し、電解セルによりオゾン水を生成するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

この特許文献１では、陽極および陰極と直交する方向に通水させる貫通孔を形成し、当該貫通孔を通過する水からオゾンを発生させることで、通水された水の流れの方向を変えることなくオゾンを電解セル外へ排出できるようにしている。このように、水の流れの方向を変えることなくオゾンを電解セル外へ排出させることで、オゾンが水に溶解しやすくなり、高濃度のオゾン水を生成することができるようになる。

特開２０１１−２４６８００号公報

上記従来技術のように、陽極および陰極と直交する方向に通水させる貫通孔を形成するようにすれば、高濃度の電解水を生成することが可能となるが、電解生成物の発生効率をより向上させるようにした方が好ましい。

そこで、本発明は、電解生成物の発生効率をより向上させることのできる電解水生成装置を得ることを目的とする。

本発明の第１の特徴は、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、当該積層体に通水路が形成されるとともに、前記導電性膜と前記電極との界面の少なくとも一部が前記通水路に露出するように構成された電解電極デバイスと、前記電解電極デバイスの通水路を含む水路が形成されたハウジングと、を備える電解水生成装置であって、前記電極は、前記積層体の積層方向から視た状態で、前記通水路に露出する露出面を有しており、前記導電性膜が、前記積層方向と交差する方向に対向するとともに、前記通水路に露出する一対の第２の露出面を有しており、前記一対の第２の露出面が前記露出面に連設されていることを要旨とする。

本発明の第２の特徴は、前記通水路内に通水される水の通水方向が前記積層体の積層方向と交差していることを特徴とする。

本発明の第３の特徴は、前記通水路が閉断面構造をしていることを要旨とする。

本発明の第４の特徴は、前記通水路は、区画部によって複数に区画されていることを要旨とする。

本発明の第５の特徴は、前記区画部が、前記電極と前記導電性膜とを積層することにより形成されていることを要旨とする。

本発明の第６の特徴は、前記通水路は、前記ハウジングにより少なくとも一部が閉じられることで閉断面となるように形成されていることを要旨とする。

本発明の第７の特徴は、前記通水路は、前記電極により少なくとも一部が閉じられることで閉断面となるように形成されていることを要旨とする。

本発明によれば、電解生成物の発生効率をより向上させることのできる電解水生成装置を得ることができる。

本発明の第１実施形態にかかる電解水生成装置を模式的に示す図であって、（ａ）は電解水生成装置の一部を透視して示す斜視図、（ｂ）は電解水生成装置の断面図である。 本発明の第２実施形態にかかる電解水生成装置を模式的に示す図であって、（ａ）は電解水生成装置の一部を透視して示す斜視図、（ｂ）は電解水生成装置の断面図である。 本発明の第３実施形態にかかる電解水生成装置を模式的に示す図であって、（ａ）は電解水生成装置の一部を透視して示す斜視図、（ｂ）は電解水生成装置の断面図である。 本発明の第４実施形態にかかる電解水生成装置を模式的に示す図であって、（ａ）は電解水生成装置の一部を透視して示す斜視図、（ｂ）は電解水生成装置の断面図である。 本発明の第５実施形態にかかる電解水生成装置を模式的に示す図であって、（ａ）は電解水生成装置の一部を透視して示す斜視図、（ｂ）は電解水生成装置の断面図である。 本発明の第６実施形態にかかる電解水生成装置を模式的に示す図であって、（ａ）は電解水生成装置の一部を透視して示す斜視図、（ｂ）は電解水生成装置の断面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。以下では、電解水生成装置として、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。また、通水路の延在方向を通水方向（前後方向）Ｘ、通水路の幅方向を幅方向Ｙ、電極や導電性膜が積層される方向を積層体の積層方向（上下方向）Ｚとして説明する。

また、以下の複数の実施形態には、同様の構成要素が含まれている。よって、以下では、それら同様の構成要素には共通の符号を付与するとともに、重複する説明を省略する。

（第１実施形態）
本実施形態にかかるオゾン水生成装置（電解水生成装置）１は、図１に示すように、ハウジング１０と電解電極デバイス２０と配管３０と電源部４０とを備えている。このオゾン水生成装置（電解水生成装置）１は、水に電気化学反応を起こす電解処理をして、オゾン（電解生成物）が溶解したオゾン水（電解水）を生成するものである。

ハウジング１０は、後述する電解電極デバイス２０を収容するものであり、アクリル等の非導電性の樹脂を用いた部材で形成されている。

このハウジング１０の内部には、水路１１が形成されており、ハウジング１０の前後方向Ｘ両端には、水路１１に連通する配管３０がそれぞれ接続されている。そして、一方の配管（上流側配管３１）３０を通って、ハウジング１０内の水路１１の一端側から流入した水は、水路１１の他端側から他方の配管（下流側配管３２）３０へと流出するようになっている。

本実施形態では、ハウジング１０は、電解電極デバイス２０が収容される中空円筒状の本体部１０ａと、本体部１０ａの両端に形成され、本体部１０ａから離れるにつれて徐々に縮径して配管３０に連通される中空の接続部１０ｂと、を備えている。なお、本体部１０ａと配管３０との接続は、テーパ状の接続部を介さずに行うことも可能である。例えば、配管３０に連通する開口が形成された円板状の蓋体によって本体部１０ａの両端を塞ぐようにしてもよい。

電解電極デバイス２０は、図１に示すように、板状陽極（陽極：電極）２１、導電性膜２３、板状陰極（陰極：電極）２２の順に積層した構成をしている。

このように、本実施形態では、電解電極デバイス２０は、互いに隣り合う電極２１，２２間に導電性膜２３が介在するように積層された１つの積層体２７を有している。なお、本実施形態では、板状陽極２１の下側に、例えば、チタン製の給電体２４が積層されており、この給電体２４を介して板状陽極２１に電気が供給されるようになっている。

そして、積層体２７には、通水路２５が形成されている。

本実施形態では、導電性膜２３の側面２３ａおよび板状陰極２２の側面２２ａが側面２８ａとなり、板状陽極２１の上面２１ａが底面２８ｂとなっている溝部２８を積層体２７に形成し、当該溝部２８を通水路２５としている。この溝部２８は、一方向に延在するように形成されており、板状陰極２２側（図１では、上下方向Ｚの上方）が開口するとともに、当該溝部２８の延在方向（図１では、前後方向Ｘ）両側が開口するように形成されている。

このような溝状の通水路２５を形成することで、導電性膜２３と板状陽極２１との界面（導電性膜と電極との界面）２６Ａの少なくとも一部を通水路２５に露出させることができる。また、導電性膜２３と板状陰極２２との界面（導電性膜と電極との界面）２６Ｂの少なくとも一部も通水路２５に露出することとなる。

このように、本実施形態では、導電性膜２３と板状陽極２１との界面２６Ａの少なくとも一部が水と接触するとともに、導電性膜２３と板状陰極２２との界面２６Ｂの少なくとも一部が水と接触するように、電解電極デバイス２０を構成している。なお、本実施形態における導電性膜２３と板状陽極２１との界面２６Ａとは、導電性膜２３の側面２３ａと板状陽極２１の上面２１ａとの交線のことである。また、本実施形態における導電性膜２３と板状陰極２２との界面２６Ｂとは、板状陰極２２の側面２２ａと導電性膜２３の側面２３ａとの境界線のことである。

そして、電解電極デバイス２０は、溝部２８の延在方向を前後方向Ｘに略一致させた状態で、ハウジング１０の本体部１０ａ内に収容されている。このように、溝部２８の延在方向を前後方向Ｘに略一致させた状態で電解電極デバイス２０を本体部１０ａ内に収容することで、通水路２５内に通水される水の通水方向が前後方向Ｘとなるようにしている。すなわち、本実施形態では、板状陽極２１の上面２１ａに沿って水が流れるようにしている。具体的には、導電性膜２３と板状陽極２１との界面２６Ａ（導電性膜２３の側面２３ａと板状陽極２１の上面２１ａとの交線）および導電性膜２３と板状陰極２２との界面２６Ｂ（板状陰極２２の側面２２ａと導電性膜２３の側面２３ａとの境界線）に沿って水が流れるようにしている。

さらに、本実施形態では、電解電極デバイス２０の通水路２５をハウジング１０の水路１１の一部として用いている。すなわち、電解電極デバイス２０の通水路２５を含む水路１１をハウジング１０内に形成している。

具体的には、図１（ｂ）に示すように、本体部１０ａの内周面１０ｃと電解電極デバイス２０の外周面２０ａとの間の隙間を封止樹脂等により封止して、閉断面の通水路２５が形成されるようにしている。このように、本体部１０ａと電解電極デバイス２０との間の隙間を封止することで、上流側配管３１を通ってハウジング１０内の水路１１の上流側に流入した水が、通水路２５を通過することなく、水路１１の下流側に接続された下流側配管３２へと流出させることができないようにしている。

すなわち、本実施形態では、ハウジング１０の一端側からハウジング１０内に流入した水は、途中に設けられた通水路２５を通ってからでないと、ハウジング１０の他端側から外部へと流出されないようになっている。

このように、通水方向（前後方向Ｘ）から視た状態における電解電極デバイス２０の通水路２５が形成される部分以外の外周面２０ａの全体を、封止樹脂等により封止することで、通水方向から視た状態における電解電極デバイス２０の外周面２０ａの少なくとも一部が閉じられるようにしている。

電解電極デバイス２０は、上流側から通水路２５内に供給される水に電解処理を施すものであり、電解電極デバイス２０によって電解処理が施された水は、下流側から通水路２５外に送り出される。供給される水に電解処理が施されると、オゾン（電解生成物）が生成され、生成されたオゾン（電解生成物）は、水の流れにより下流側へ運ばれながら水に溶解する。

本実施形態の電解電極デバイス２０では、導電性膜２３からのイオン供給および電源部４０からの電流を受けて、板状陽極２１と導電性膜２３との界面２６Ａにおいてオゾン（電解生成物）を電気化学的に生成させる電解処理を行うようにしている。この電気化学反応は、以下の通りである。

陽極側：３Ｈ_２Ｏ→Ｏ_３＋６Ｈ^＋＋６ｅ^-
２Ｈ_２０→Ｏ_２＋４Ｈ^＋＋４ｅ^-
陰極側：２Ｈ^＋＋２ｅ^-→Ｈ_２
板状陽極２１は、例えば、ニオブを用いて形成した幅１０ｍｍ、長さ５０ｍｍ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。この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。なお、本実施形態では、板状陽極２１および板状陰極２２の形状を板状としているが、板状陽極２１や板状陰極２２は、膜状、網目状、線状であってもよい。

導電性膜２３は、導電性ダイヤモンド膜が形成された板状陽極２１上に配置されている。この導電性膜２３は、プロトン導電型のイオン交換フィルムであり、１００〜２００μｍ程度の厚みを有している。

板状陰極２２は、導電性膜２３上に配置されており、この板状陰極２２は、例えば、厚みが１ｍｍ程度のステンレスの電極板で形成することができる。

このように、本実施形態では、電解電極デバイス２０の積層体２７は、導電性基板に成膜した導電性ダイヤモンド膜上に導電性膜２３を載せ、導電性膜２３上に板状陰極２２を載せることで形成されている。

配管３０は、電解電極デバイス２０に電解処理の対象となる水を供給するものであり、この配管３０は、アクリル等の非導電性の樹脂を用いた部材で形成されている。

電源部４０は、板状陽極２１と板状陰極２２との間に導電性膜２３を介して電位差を生じさせるものである。この電源部４０の＋側には、板状陽極２１に電気的に接続されている給電体２４が導線４１を介して電気的に接続されており、電源部４０の−側には、板状陰極２２が導線４１を介して電気的に接続されている。

次に、かかる構成をしたオゾン水生成装置（電解水生成装置）１の動作、作用を説明する。

まず、水道の蛇口等に直接または間接的に接続された上流側配管３１よりハウジング１０内の水路１１の上流側に水が供給される。そして、水路１１の上流側に流入した水は、水路１１の一部である通水路２５内に流入し、通水路２５を通過して水路１１の下流側へと流出する。このように、水道圧を利用して水を水路１１内に供給することも可能であるが、ポンプなどを利用して水を水路１１内に供給するようにしてもよい。ポンプを利用して水を水路１１内に供給する場合、上流側配管３１もしくは上流側配管３１の上流側に移送用のポンプを備えることとなる。なお、水を水路１１内に供給する手段は、水道圧やポンプに限らず、どのような構成としてもよい。

また、通水路２５内に水が流入すると、導電性膜２３と板状陽極２１との界面２６Ａの少なくとも一部が水と接触するとともに、導電性膜２３と板状陰極２２との界面２６Ｂの少なくとも一部が水と接触することとなる。

かかる状態で、電源部４０をオンにして、電源部４０により電解電極デバイス２０の板状陽極２１と板状陰極２２との間に電圧を印加すると、板状陽極２１と板状陰極２２との間には導電性膜２３を介して電位差が生じる。このように、板状陽極２１と板状陰極２２との間に電位差を生じさせることで、板状陽極２１、導電性膜２３および板状陰極２２が通電し、導電性膜２３と板状陽極２１との界面２６Ａ近傍でオゾンが発生する。

このとき印加される電圧は数ボルト〜数十ボルトであり、電圧が高いほど（電流値が高いほど）オゾンの発生量が大きくなる。

導電性膜２３と板状陽極２１との界面２６Ａ近傍で発生したオゾンは、水の流れに沿って水路１１の下流側および下流側配管３２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で溶存オゾン水（オゾン水）が生成される。

なお、下流側配管３２内のオゾン水は、用途に応じて、下流側配管３２の吐出口からそのまま吐出されたり、下流側配管３２を介して水処理用の反応槽内に供給されたりする。

ところで、上述したように、電解電極デバイスに印加する電圧が高いほど（電流値が高いほど）オゾン（電解生成物）の発生量は大きくなるが、同じ電圧を印加した際における、オゾン（電解生成物）の発生量を大きくすることができればより好ましい。

そこで、本実施形態では、オゾン水生成装置（電解水生成装置）１の電解電極デバイス２０によるオゾン（電解生成物）の発生効率をより向上できるようにした。

具体的には、電極としての板状陽極２１が、積層体２７の積層方向（上下方向Ｚ）から視た状態で、通水路２５に露出する露出面２１ｂを有するようにした。

すなわち、積層体２７の積層方向（上下方向Ｚ）から視た状態で、積層体２７における板状陽極２１、導電性膜２３および板状陰極２２が積層されている部分以外の部位に電極としての板状陽極２１が存在するようにした。

こうすることで、同じ電圧を印加した際における、導電性膜２３と板状陽極２１との界面２６Ａ近傍の電界を、露出面２１ａが存在しない場合よりも大きくすることができ、電解電極デバイス２０によるオゾン（電解生成物）の発生効率をより向上させることができるようになる。

また、本実施形態では、通水路２５内に通水される水の通水方向を積層体２７の積層方向（上下方向Ｚ）と交差させるようにした。すなわち、露出面２１ａと直交しない方向に水を通水させるようにした。

具体的には、上述したように、溝部２８の延在方向を前後方向Ｘに略一致させた状態で電解電極デバイス２０を本体部１０ａ内に収容することで、通水路２５内に通水される水の通水方向が前後方向Ｘとなるようにした。

こうすることで、板状陽極２１の上面２１ａに沿って水が流れるようにした。具体的には、導電性膜２３と板状陽極２１との界面２６Ａ（導電性膜２３の側面２３ａと板状陽極２１の上面２１ａとの交線）および導電性膜２３と板状陰極２２との界面２６Ｂ（板状陰極２２の側面２２ａと導電性膜２３の側面２３ａとの境界線）に沿って水が流れるようにした。

さらに、本実施形態では、通水方向（前後方向Ｘ）から視た状態における電解電極デバイス２０の通水路２５が形成される部分以外の外周面２０ａの全体を、封止樹脂等により封止することで、通水路２５を閉断面構造となるようにしている。

以上、説明したように、本実施形態では、電極としての板状陽極２１が、積層体２７の積層方向（上下方向Ｚ）から視た状態で、通水路２５に露出する露出面２１ｂを有するようにした。こうすることで、同じ電圧を印加した際における、導電性膜２３と板状陽極２１との界面２６Ａ近傍の電界を、露出面２１ａが存在しない場合よりも大きくすることができるようになる。その結果、電解電極デバイス２０によるオゾン（電解生成物）の発生効率をより向上させることができるようになるため、オゾン（電解生成物）の発生効率をより向上させることのできるオゾン水生成装置（電解水生成装置）１を得ることができる。

また、本実施形態では、通水路２５内に通水される水の通水方向を積層体２７の積層方向（上下方向Ｚ）と交差させるようにした。

このように、通水路２５内に通水される水の通水方向を積層体２７の積層方向（上下方向Ｚ）と交差させることで、供給される水に電解処理を施す際に、板状陽極２１および板状陰極２２のうちの少なくとも一方の電極（本実施形態では、板状陽極２１）に貫通孔を形成する必要がなくなる。すなわち、板状陽極２１および板状陰極２２のうちの少なくとも一方の電極に貫通孔を形成することなく、オゾン（電解生成物）を発生させることができるようになる。そのため、板状陽極２１および板状陰極２２の両方に貫通孔を形成する場合に比べて、製造コストを抑制することができるようになる。

ところで、発生したオゾンが滞留すると、オゾン同士が水に溶解する前に結合して気泡が肥大化してしまうおそれがある。そして、気泡が肥大化すると、オゾンの水への溶解が妨げられ、オゾン水の溶解オゾン濃度が低下してしまう。また、気泡が導電性膜２３と板状陽極２１との界面２６Ａ近傍に滞留すると、滞留した気泡によって導電性膜２３と板状陽極２１との界面２６Ａ近傍におけるオゾンの発生が妨げられてしまう。

そのため、発生したオゾンを素早くかつ滞留させることなく流すことができるようにするのが好ましい。

そこで、本実施形態では、発生したオゾンが滞留してしまうのを抑制できるようにしている。

具体的には、通水方向（前後方向Ｘ）から視た状態における電解電極デバイス２０の通水路２５が形成される部分以外の外周面２０ａの全体を、封止樹脂等により封止することで、通水路２５を閉断面構造となるようにした。

こうすることで、電解電極デバイス２０からの漏出に由来するオゾンの滞留が抑制され、オゾンの滞留に基づくオゾン溶解の効率低下を抑制することができるようになる。

さらに、本実施形態では、板状陽極２１の上面２１ａに沿って水が流れるようにした。具体的には、導電性膜２３と板状陽極２１との界面２６Ａ（導電性膜２３の側面２３ａと板状陽極２１の上面２１ａとの交線）に沿って水が流れるようにした。このように、導電性膜２３と板状陽極２１との界面２６Ａに沿って通水させることにより、発生したオゾンが導電性膜２３と板状陽極２１との界面２６Ａに沿って流れるようになるため、発生したオゾンが滞留してしまうのを抑制することができるようになる。

なお、発生したオゾンの滞留を抑制するためには、導電性膜２３と板状陽極２１との界面２６Ａおよび板状陽極２１の露出面２１ｂだけでなく、ハウジング１０内の水路１１を水が滞留する段差などが設けられていない構成とするのが好ましい。

また、発生したオゾンを素早く流すためには、例えば、平均流速を上げる方法があり、この平均流速を上げる方法としては、例えば、ハウジング１０の上流側にポンプを備えるようにすることができる。また、既にポンプを備えている場合には、ポンプの供給力を上げることで対応することができる。なお、平均流速を上げる方法は、上述の方法に限らず、電極表面の平均流速を上げることができる方法であれば、どのような方法を用いてもよい。

また、本実施形態では、導電性膜２３と板状陰極２２との界面（導電性膜と電極との界面）２６Ｂの少なくとも一部も通水路２５に露出させ、水と接触するようにしている。したがって、導電性膜２３と板状陰極２２との界面（導電性膜と電極との界面）２６Ｂ近傍で発生する水素を効率よく溶解させる場合にも有効である。

また、本実施形態によれば、板状陽極２１、導電性膜２３および板状陰極２２を積層するだけで、通水路２５を形成することが可能となるため、電解電極デバイス２０の組立性の向上を図ることが可能となる。

（第２実施形態）
本実施形態にかかるオゾン水生成装置（電解水生成装置）１Ａは、基本的に上記第１実施形態と同様の構成をしている。

すなわち、オゾン水生成装置（電解水生成装置）１Ａは、図２に示すように、ハウジング１０と電解電極デバイス２０Ａと配管３０と電源部４０とを備えている。

また、電解電極デバイス２０Ａは、互いに隣り合う電極２１，２２間に導電性膜２３が介在するように積層された１つの積層体２７を有しており、板状陽極２１の下側には、給電体２４が積層されている。

そして、本実施形態にあっても、電極としての板状陽極２１が、積層体２７の積層方向（上下方向Ｚ）から視た状態で、通水路２５に露出する露出面２１ｂを有するようになっている。

そして、通水路２５内に通水される水の通水方向を積層体２７の積層方向（上下方向Ｚ）と交差させるようにしている。すなわち、溝部２８の延在方向を前後方向Ｘに略一致させた状態で電解電極デバイス２０Ａを本体部１０ａ内に収容することで、通水路２５内に通水される水の通水方向が前後方向Ｘとなるようにし、板状陽極２１の上面２１ａに沿って水が流れるようにしている。

ここで、本実施形態のオゾン水生成装置（電解水生成装置）１Ａが上記第１実施形態のオゾン水生成装置（電解水生成装置）１と主に異なる点は、通水路２５が、閉鎖板５０により少なくとも一部が閉じられることで閉断面となるように形成されている点にある。

具体的には、上方に開口する通水路２５が形成された積層体２７の上方に閉鎖板５０を積層することで、通水路２５が閉断面となるようにしている。

この閉鎖板５０は、アクリルやプラスチック、ゴムなどの絶縁材料を用いて形成されている。なお、絶縁材料であれば、どのような材料を用いてもよい。また、耐オゾン性を有する材料を用いて閉鎖板５０を形成するようにするのが好ましい。

また、本実施形態では、通水方向（前後方向Ｘ）から視た状態における電解電極デバイス２０Ａの外周面２０ａの全体を、封止樹脂等により封止している。こうすることで、上流側配管３１を通ってハウジング１０内の水路１１の上流側に流入した水が、通水路２５を通過することなく、水路１１の下流側に接続された下流側配管３２へと流出させることができないようにしている。

以上の本実施形態によっても、上記第１実施形態と同様の作用、効果を奏することができる。

また、本実施形態によれば、上方に開口する通水路２５が形成された積層体２７の上方に閉鎖板５０を積層することで、通水路２５が閉断面となるようにしている。そのため、より確実に通水路２５を閉断面構造とすることができる上、電解電極デバイス２０Ａをより容易に製造することができるようになる。

（第３実施形態）
本実施形態にかかるオゾン水生成装置（電解水生成装置）１Ｂは、基本的に上記第２実施形態と同様の構成をしている。

すなわち、オゾン水生成装置（電解水生成装置）１Ｂは、図３に示すように、ハウジング１０と電解電極デバイス２０Ｂと配管３０と電源部４０とを備えている。

また、電解電極デバイス２０Ｂは、互いに隣り合う電極２１，２２間に導電性膜２３が介在するように積層された１つの積層体２７を有しており、板状陽極２１の下側には、給電体２４が積層されている。

そして、本実施形態にあっても、電極としての板状陽極２１が、積層体２７の積層方向（上下方向Ｚ）から視た状態で、通水路２５に露出する露出面２１ｂを有するようになっている。

そして、通水路２５内に通水される水の通水方向を積層体２７の積層方向（上下方向Ｚ）と交差させるようにしている。すなわち、溝部２８の延在方向を前後方向Ｘに略一致させた状態で電解電極デバイス２０Ｂを本体部１０ａ内に収容することで、通水路２５内に通水される水の通水方向が前後方向Ｘとなるようにし、板状陽極２１の上面２１ａに沿って水が流れるようにしている。

また、上方に開口する通水路２５が形成された積層体２７の上方に閉鎖板５０を積層することで、通水路２５が閉断面となるようにしている。

ここで、本実施形態のオゾン水生成装置（電解水生成装置）１Ｂが上記第２実施形態のオゾン水生成装置（電解水生成装置）１Ａと主に異なる点は、通水路２５が、区画部としての分離板６０によって複数に区画されている点にある。

本実施形態では、通水路２５の幅方向Ｙ中央部に分離板６０を配置し、かかる状態で、積層体２７の上方に閉鎖板５０を積層することで、通水路２５を２つに区画している。

この分離板６０は、アクリルやプラスチック、ゴムなどの絶縁材料を用いて形成されている。なお、絶縁材料であれば、どのような材料を用いてもよい。また、耐オゾン性を有する材料を用いて分離板６０を形成するようにするのが好ましい。

また、閉鎖板５０と分離板６０とを一体に形成することも可能である。

以上の本実施形態によっても、上記第２実施形態と同様の作用、効果を奏することができる。

また、本実施形態によれば、通水路２５を、区画部としての分離板６０によって複数に区画しているため、区画されていない場合に比べて、通水された水の通過断面積が小さくなる。その結果、流速をより大きくすることができ、オゾンの溶解をより効率よく行うことができるようになる。

なお、分離板６０の前後方向Ｘの長さは、通水路２５の前後方向Ｘの長さと略一致させるようにするのが好ましい。

両者の長さが異なると、特に手前（上流側）に隙間が存在するような場合、導電性膜２３と板状陽極２１との界面２６Ａの上流側で発生したオゾンが下流側に流れるのを、分離板６０によって妨害されるおそれがあるためである。

（第４実施形態）
本実施形態にかかるオゾン水生成装置（電解水生成装置）１Ｃは、基本的に上記第３実施形態と同様の構成をしている。

すなわち、オゾン水生成装置（電解水生成装置）１Ｃは、図４に示すように、ハウジング１０と電解電極デバイス２０Ｃと配管３０と電源部４０とを備えている。

また、電解電極デバイス２０Ｃは、互いに隣り合う電極２１，２２間に導電性膜２３が介在するように積層された１つの積層体２７を有しており、板状陽極２１の下側には、給電体２４が積層されている。

そして、本実施形態にあっても、電極としての板状陽極２１が、積層体２７の積層方向（上下方向Ｚ）から視た状態で、通水路２５に露出する露出面２１ｂを有するようになっている。

そして、通水路２５内に通水される水の通水方向を積層体２７の積層方向（上下方向Ｚ）と交差させるようにしている。すなわち、溝部２８の延在方向を前後方向Ｘに略一致させた状態で電解電極デバイス２０Ｃを本体部１０ａ内に収容することで、通水路２５内に通水される水の通水方向が前後方向Ｘとなるようにし、板状陽極２１の上面２１ａに沿って水が流れるようにしている。

また、上方に開口する通水路２５が形成された積層体２７の上方に閉鎖板５０を積層することで、通水路２５が閉断面となるようにしている。

そして、通水路２５が、区画部によって２つ（複数）に区画されている。

ここで、本実施形態のオゾン水生成装置（電解水生成装置）１Ｃが上記第３実施形態のオゾン水生成装置（電解水生成装置）１Ｂと主に異なる点は、区画部が導電性膜２３と板状陰極（電極）２２とを積層することにより形成されている点にある。

本実施形態では、通水路２５の幅方向Ｙ中央部に、導電性膜２３と板状陰極（電極）２２とを積層し、かかる状態で、積層体２７の上方に閉鎖板５０を積層することで、通水路２５を２つに区画している。

また、本実施形態では、区画部の板状陰極２２も、導線４１を介して電源部４０の−側に電気的に接続されている。

以上の本実施形態によっても、上記第３実施形態と同様の作用、効果を奏することができる。

また、本実施形態によれば、導電性膜２３と板状陰極（電極）２２とを積層することにより区画部を形成している。そのため、各通水路２５の区画部側にも導電性膜２３と板状陽極２１との界面２６Ａが形成されることとなる。

ところで、上述したように、電解処理によってオゾンが発生する場所は、導電性膜２３と板状陽極２１との界面２６Ａであり、本実施形態では、区画部の導電性膜２３および板状陰極２２も通電されるようになっている。そのため、各通水路２５の区画部側の界面２６Ａ近傍でもオゾンを発生させることができるようになる。その結果、オゾンの発生箇所を増やすことができ、オゾン水のオゾン濃度を向上させることができるようになる。

（第５実施形態）
本実施形態にかかるオゾン水生成装置（電解水生成装置）１Ｄは、基本的に上記第１実施形態と同様の構成をしている。

すなわち、オゾン水生成装置（電解水生成装置）１Ｄは、図５に示すように、ハウジング１０と電解電極デバイス２０Ｄと配管３０と電源部４０とを備えている。

また、電解電極デバイス２０Ｄは、互いに隣り合う電極２１，２２間に導電性膜２３が介在するように積層された１つの積層体２７を有しており、板状陽極２１の下側には、給電体２４が積層されている。

そして、本実施形態にあっても、電極としての板状陽極２１が、積層体２７の積層方向（上下方向Ｚ）から視た状態で、通水路２５に露出する露出面２１ｂを有するようになっている。

そして、通水路２５内に通水される水の通水方向を積層体２７の積層方向（上下方向Ｚ）と交差させるようにしている。すなわち、溝部２８の延在方向を前後方向Ｘに略一致させた状態で電解電極デバイス２０Ｄを本体部１０ａ内に収容することで、通水路２５内に通水される水の通水方向が前後方向Ｘとなるようにし、板状陽極２１の上面２１ａに沿って水が流れるようにしている。

ここで、本実施形態のオゾン水生成装置（電解水生成装置）１Ｄが上記第１実施形態のオゾン水生成装置（電解水生成装置）１と主に異なる点は、ハウジング１０により少なくとも一部が閉じられることで閉断面となるように通水路２５が形成されている点にある。

具体的には、電解電極デバイス２０Ｄが、ハウジング１０の本体部１０ａに形成された中空部１０ｄ内に嵌め込まれるようにすることで、通水路２５の上方開口をハウジング１０によって塞ぎ、通水路２５が閉断面となるようにしている。

なお、電解電極デバイス２０Ｄは、上記第３実施形態の電解電極デバイス２０Ｃと同様に、通水路２５の幅方向Ｙ中央部に、導電性膜２３と板状陰極（電極）２２とを積層することで形成された区画部を有しており、当該区画部によって通水路２５を２つに区画している。そして、区画部の板状陰極２２も、導線４１を介して電源部４０の−側に電気的に接続されている。

以上の本実施形態によっても、上記第１実施形態や第３実施形態と同様の作用、効果を奏することができる。

また、本実施形態によれば、ハウジング１０により少なくとも一部が閉じられることで閉断面となるように通水路２５を形成している。そのため、電解電極デバイス２０Ｄの小型化を図ることができる上、電解電極デバイス２０Ｄの組み立て作業性を向上させることができるようになる。

なお、区画部によって通水路２５を複数に区画する際には、区画部としての分離板６０を用いて行うことも可能である。また、ハウジング１０の中空部１０ｄに区画部に相当する凸部を形成することで、通水路２５を複数に区画するようにしてもよい。

（第６実施形態）
本実施形態にかかるオゾン水生成装置（電解水生成装置）１Ｅは、基本的に上記第１実施形態と同様の構成をしている。

すなわち、オゾン水生成装置（電解水生成装置）１Ｅは、図６に示すように、ハウジング１０と電解電極デバイス２０Ｅと配管３０と電源部４０とを備えている。

また、電解電極デバイス２０Ｅは、互いに隣り合う電極２１，２２間に導電性膜２３が介在するように積層された１つの積層体２７を有しており、板状陽極２１の下側には、給電体２４が積層されている。

そして、本実施形態にあっても、電極としての板状陽極２１が、積層体２７の積層方向（上下方向Ｚ）から視た状態で、通水路２５に露出する露出面２１ｂを有するようになっている。

そして、通水路２５内に通水される水の通水方向を積層体２７の積層方向（上下方向Ｚ）と交差させるようにしている。すなわち、溝部２８の延在方向を前後方向Ｘに略一致させた状態で電解電極デバイス２０Ｅを本体部１０ａ内に収容することで、通水路２５内に通水される水の通水方向が前後方向Ｘとなるようにし、板状陽極２１の上面２１ａに沿って水が流れるようにしている。

ここで、本実施形態のオゾン水生成装置（電解水生成装置）１Ｅが上記第１実施形態のオゾン水生成装置（電解水生成装置）１と主に異なる点は、電極としての板状陰極２２により少なくとも一部が閉じられることで閉断面となるように通水路２５が形成されている点にある。

具体的には、下面側に凹部２２ｂが形成された板状陰極２２を、導電性膜２３上に積層することで、上方を板状陰極２２によって塞がれた通水路２５を形成し、通水路２５が閉断面となるようにしている。

なお、電解電極デバイス２０Ｅでは、導電性膜２３と板状陰極（電極）２２とを積層することで形成された区画部を２つ有しており、２つの区画部によって、幅方向Ｙに３つに区画されている。

以上の本実施形態によっても、上記第１実施形態や第３実施形態と同様の作用、効果を奏することができる。

また、本実施形態によれば、板状陰極２２を、導電性膜２３上に積層するだけで、通水路２５を閉断面構造とすることができるため、電解電極デバイス２０Ｄの組み立て作業性を向上させることができるようになる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明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、板状陽極２１は、ダイヤモンドや白金、酸化鉛、酸化タンタルなどで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電極であればどのような材料を用いてもよい。また、板状陽極２１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、上記各実施形態では、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く、例えば、次亜塩素酸を生成して殺菌や水処理等に利用するようにしてもよい。

また、板状陰極２２は、白金やステンレスなどで構成することも可能である。

また、上記各実施形態では、チタン製の給電体２４を例示したが、これに限らず、電気を通すものであればどのような材料を用いて形成してもよい。また、１つの材料を用いて形成する必要はなく、例えば、カーボンと金属メッシュ等によって構成することも可能である。

また、電解水生成装置に、気泡が滞留した場合に、当該滞留した気泡を逃がすための手段を備えるようにしてもよい。滞留した気泡を逃がすための手段としては、気液分離槽や排気弁などがある。

また、滞留した気泡を逃がすための手段を用いて気泡を装置外へ排出する場合、オゾンガス分解手段を備えるようにした方が好ましい。オゾンガス分解手段としては、活性炭や紫外線ランプ、紫外線ＬＥＤなどがある。

また、原水としては、水道水だけでなく井戸水等を利用することができ、また、純水を用いることも可能である。

また、原水が著しく汚れている場合には、配管の上流側に水処理を行う浄化手段を備えるようにしてもよい。

その場合、ＲＯ膜やＮＦ膜などの分離膜や、活性炭などの吸着手段、砂ろ過フィルター、不職布、イオン交換樹脂などを用いることができる。これらは原水の水質によって浄化手段を適宜選択するのが好ましい。

また、上記各実施形態では、板状陽極２１が、積層体２７の積層方向（上下方向Ｚ）から視た状態で、通水路２５に露出する露出面２１ｂを有するようにしたものを例示したが、板状陰極２２が、積層体２７の積層方向（上下方向Ｚ）から視た状態で、通水路２５に露出する露出面を有するようにすることも可能である。

また、上記第１〜第４実施形態および第６実施形態で示した電解電極デバイス２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｅがハウジング１０の本体部１０ａに形成された中空部１０ｄ内に嵌め込まれるようにすることも可能である。

また、ハウジングや電解電極デバイス、その他細部のスペック（形状、大きさ、レイアウト等）も適宜に変更可能である。

以上のように、本発明にかかる電解水生成装置は、発生した電界生成物が有効に溶解可能となるので、例えば、電界生成物としてのオゾンが溶解したオゾン水によって浄化・殺菌を行う水処理分野や、食品分野、医学分野、半導体分野等の用途にも適用できる。

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ 電解水生成装置
１０ ハウジング
１１ 水路
２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ，２０Ｅ 電解電極デバイス
２１ 板状陽極（陽極：電極）
２１ｂ 露出面
２２ 板状陰極（陰極：電極）
２３ 導電性膜
２５ 通水路
２６Ａ 導電性膜と電極との界面
２６Ｂ 導電性膜と電極との界面
２７ 積層体
６０ 分離板（区画部）

Claims (7)

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、当該積層体に通水路が形成されるとともに、前記導電性膜と前記電極との界面の少なくとも一部が前記通水路に露出するように構成された電解電極デバイスと、
   前記電解電極デバイスの通水路を含む水路が形成されたハウジングと、
   を備える電解水生成装置であって、
   前記電極は、前記積層体の積層方向から視た状態で、前記通水路に露出する露出面を有しており、
   前記導電性膜が、前記積層方向と交差する方向に対向するとともに、前記通水路に露出する一対の第２の露出面を有しており、
   前記一対の第２の露出面が前記露出面に連設されていることを特徴とする電解水生成装置。
2. 前記通水路内に通水される水の通水方向が前記積層体の積層方向と交差していることを特徴とする請求項１に記載の電解水生成装置。
3. 前記通水路が閉断面構造をしていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電解水生成装置。
4. 前記通水路は、区画部によって複数に区画されていることを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか１項に記載の電解水生成装置。
5. 前記区画部が、前記電極と前記導電性膜とを積層することにより形成されていることを特徴とする請求項４に記載の電解水生成装置。
6. 前記通水路は、前記ハウジングにより少なくとも一部が閉じられることで閉断面となるように形成されていることを特徴とする請求項１〜５のうちいずれか１項に記載の電解水生成装置。
7. 前記通水路は、前記電極により少なくとも一部が閉じられることで閉断面となるように形成されていることを特徴とする請求項１〜６のうちいずれか１項に記載の電解水生成装置。

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