JP6190427B2 - 電解槽及び電解水生成装置 - Google Patents

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

電解水生成装置において、隔膜は、陽極室と陰極室との間でイオンを効率よく通過させるために薄く形成されていることから、例えば、陽極室と陰極室との間で生ずる圧力差が過度に大きくなると、隔膜が損傷を受けるおそれがある。そこで、上記特許文献１の電解水生成装置では、陽極側の給電体（以下、陽極給電体と記すことがある）、隔膜及び陰極側の給電体（以下、陰極給電体と記すことがある）からなる積層体を、電解槽を構成するケース片の凸状部によって挟み込んで支持する構造が採用されている。そして、隔膜と、ケース片との間には、電解室内の水を封止するための封止部材が、給電体の外縁を囲むように配されている。

上記電解水生成装置では、電解槽を組み立てる際に、ケース片に対して給電体を適正に位置決めする必要がある。給電体が適正位置からずれた状態で電解槽が組み立てられた場合、給電体と封止部材とが干渉し、その干渉箇所で給電体と隔膜との接触圧力が過度に高まり、隔膜が損傷を受けるおそれがある。また、給電体と封止部材との間で水漏れが生ずるおそれがある。このため、電解槽の組み立てには、給電体の位置決めに細心の注意を払う必要があり、電解槽の生産効率の向上を妨げる一因となっていた。

本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、ケース片に対して給電体を適正位置で容易に装着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、前記電解室は、前記陽極側の第１のケース片と、前記陰極側の第２のケース片とが固着されたものの内部に形成されており、前記陽極側の給電体と前記第１のケース片との組み合わせ、及び、前記陰極側の給電体と前記第２のケース片との組み合わせの少なくとも一方の組み合わせには、互いに係合することにより、前記ケース片に対して前記給電体を位置決めする位置決め部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、前記位置決め部は、前記一方の組み合わせに複数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、前記位置決め部は、前記給電体に設けられた凸部と、前記ケース片に設けられかつ前記凸部と係合する係合部とを含むことが望ましい。

本発明に係る前記電解槽において、前記係合部は、前記凸部と当接する当接部と、前記凸部を前記当接部に導くガイド部とを有することが望ましい。

本発明に係る前記電解槽において、前記凸部は、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を含むことが望ましい。

本発明に係る前記電解槽において、前記係合部は、前記給電端子を挿通させる貫通孔を含むことが望ましい。

本発明に係る前記電解槽において、前記位置決め部は、前記ケース片から突出する凸部と、前記給電体に設けられかつ前記凸部に係合する係合部とを含むことが望ましい。

本発明に係る前記電解槽において、前記隔膜と、前記少なくとも一方のケース片との間には、前記電解室内の水を封止するための封止部材が配されており、前記封止部材は、前記少なくとも一方の給電体の外縁を囲むようにその外側を環状にのび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、陽極側の給電体と第１のケース片との組み合わせ、及び、陰極側の給電体と第２のケース片との組み合わせの少なくとも一方の組み合わせには、互いに係合することにより、ケース片に対して給電体を位置決めする位置決め部が設けられている。これにより、ケース片に対して給電体を適正位置で容易に装着することが可能となり、隔膜の損傷等を抑制しつつ、電解槽の生産効率を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、ケース片に対して給電体を適正位置で容易に装着することが可能となり、隔膜の損傷等を抑制しつつ、電解水生成装置の生産効率を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の電解槽の組み立て前の主要部品を配置した斜視図である。 図２の第１のケース片及び陽極給電体を示す斜視図である。 図２の第２のケース片及び陰極給電体を示す斜視図である。 図３、４の位置決め部を含む断面図である。 図３の第１のケース片及び陽極給電体の変形例を示す斜視図である。 図４の第２のケース片及び陽極給電体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内で水の電気分解が生ずる。

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、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、中性の電解水素水及び電解酸素水が生成される。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。

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、電解水生成装置１に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の組み立て前の斜視図である。電解槽４は、陽極給電体４１側の第１のケース片５０と、陰極給電体４２側の第２のケース片６０とを有している。互いに対向して配置された第１のケース片５０と第２のケース片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、隔膜４３及び陰極給電体４２は、それぞれ矩形状に形成されている。

陽極給電体４１及び陰極給電体４２は、それぞれ、その板厚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の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。本実施形態では、陽極給電体４１及び陰極給電体４２として、例えば、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のケース片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。同様に、陰極給電体４２にも、第２のケース片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４１ａ、４２ａ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。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、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。

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のケース片５０と第２のケース片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、電解室４０内での水の流れに沿う縦方向Ｖに長い長方形状に形成されている。これに伴い、電解室４０は、縦方向Ｖに長い長方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。

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のケース片５０、第２のケース片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のケース片５０、第２のケース片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３は、電解室４０側を向く内面側から視た第１のケース片５０及び第１のケース片５０に装着される陽極給電体４１の斜視図である。図４は、電解室４０側を向く内面側から視た第２のケース片６０及び第２のケース片６０に装着される陰極給電体４２の斜視図である。

第１のケース片５０及び第２のケース片６０の内面の外縁部には、第１のケース片５０と第２のケース片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のケース片５０、第２のケース片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のケース片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に垂直な横方向Ｈに並べて配設されている。一方、第２のケース片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のケース片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のケース片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。

図３に示されるように、第１のケース片５０の内面には、第１分水路５４及び第１集水路５６が形成されている。第１分水路５４は、第１のケース片５０の横方向Ｈに沿ってのび、電解部５２と連通している。継手９１から流入した水は、第１分水路５４を介して、電解部５２に流れ込み、第１凸状部５３等の間隙を図２において上方に流れる。第１集水路５６は、第１のケース片５０の横方向Ｈに沿ってのび、電解部５２と連通している。電解部５２の上方に移動した水は、第１集水路５６によって集められて、継手９３から電解槽４の外部に流出する。

合わせ面５１を基準とすると、電解部５２の深さは、第１分水路５４及び第１集水路５６よりも小さい。このような電解部５２によって、電解部５２を流れる水の速度が高められ、酸素ガスが溶け込みやすくなる。

同様に、図４に示されるように、第２のケース片６０の内面には、第２分水路６４及び第２集水路６６が形成されている。第２分水路６４は、第２のケース片６０の横方向Ｈに沿ってのび、電解部６２と連通している。継手９２から流入した水は、第２分水路６４を介して、電解部６２に流れ込み、第２凸状部６３等の間隙を図２において上方に流れる。第２集水路６６は、第２のケース片６０の横方向Ｈに沿ってのび、電解部６２と連通している。電解部６２の上方に移動した水は、第２集水路６６によって集められて、継手９４から電解槽４の外部に流出する。

合わせ面６１を基準とすると、電解部６２の深さは、第２分水路６４及び第２集水路６６よりも小さい。このような電解部６２によって、電解部６２を流れる水の速度が高められ、水素ガスが溶け込みやすくなる。

図３に示されるように、陽極給電体４１には第１位置決め部９５が、第１のケース片５０には第１位置決め部９６が、それぞれ設けられている。第１位置決め部９６は、第１位置決め部９５に対応する位置に配置されている。第１位置決め部９５と第１位置決め部９６とが互いに係合することにより、第１のケース片５０に対して陽極給電体４１が位置決めされる。これにより、第１のケース片５０に対して陽極給電体４１を適正位置で容易に組み込むことが可能となり、隔膜４３の損傷等を抑制しつつ、電解槽４の生産効率を高めることが可能となる。

一方、図４に示されるように、陰極給電体４２には第２位置決め部９７が、第２のケース片６０には第２位置決め部９８が、それぞれ設けられている。第２位置決め部９７と第２位置決め部９８とが互いに係合することにより、第２のケース片６０に対して陰極給電体４２が位置決めされる。これにより、第２のケース片６０に対して陰極給電体４２を適正位置で容易に組み込むことが可能となり、隔膜４３の損傷等を抑制しつつ、電解槽４の生産効率を高めることが可能となる。

本実施形態では、陽極給電体４１と第１のケース片５０との組み合わせに第１位置決め部９５、９６が、陰極給電体４２と第２のケース片６０との組み合わせに第２位置決め部９７、９８が、それぞれ設けられているが、いずれか一方の組み合わせに位置決め部が設けられていてもよい。

図３に示されるように、陽極給電体４１には、第１位置決め部９５が複数設けられているのが望ましい。これに伴い、第１のケース片５０にも、第１位置決め部９６が複数設けられているのが望ましい。本実施形態では、例えば、陽極給電体４１に一対の第１位置決め部９５が設けられ、第１のケース片５０に一対の第１位置決め部９６が設けられ、陽極給電体４１が二箇所で位置決めされる。従って、陽極給電体４１の回転が防止され、陽極給電体４１を第１のケース片５０に対して正しい姿勢で精度よく装着することが可能となる。一対の第１位置決め部９５は、陽極給電体４１の端縁部で互いに対向して配置されているのが望ましい。これにより、第１のケース片５０に対する陽極給電体４１の位置決め精度が向上する。

同様に、図４に示されるように、陰極給電体４２には、第２位置決め部９７が複数設けられているのが望ましい。これに伴い、第２のケース片６０にも、第２位置決め部９８が複数設けられているのが望ましい。本実施形態では、例えば、陰極給電体４２に一対の第２位置決め部９７が設けられ、第２のケース片６０に一対の第２位置決め部９８が設けられ、陰極給電体４２が二箇所で位置決めされる。従って、陰極給電体４２の回転が防止され、陰極給電体４２を第２のケース片６０に対して正しい姿勢で精度よく装着することが可能となる。一対の第２位置決め部９７は、陰極給電体４２の端縁部で互いに対向して配置されているのが望ましい。これにより、第２のケース片６０に対する陰極給電体４２の位置決め精度が向上する。

図５は、第１分水路５４及び第２分水路６４の側の第１位置決め部９５、９６及び第２位置決め部９７、９８を含む断面を示している。

図３、５に示されるように、第１位置決め部９５は、陽極給電体４１に設けられた凸部４１ｇを含む。凸部４１ｇは、陽極給電体４１から第１のケース片５０の側に突出して形成されている。本実施形態の凸部４１ｇは、陽極給電体４１と同等の材料、例えば、チタニウムを含む金属からなり、円柱状に形成されている。凸部４１ｇは、例えば、溶接等により、陽極給電体４１に固着されている。一方、第１位置決め部９６は、第１のケース片５０に設けられた係合部５５を含む。係合部５５は、第１のケース片５０の第１分水路５４の底面から隔膜４３の側に突出して形成されている。係合部５５は、第１分水路５４の底面から陥没する凹状に形成されていてもよい。係合部５５と凸部４１ｇとが係合することにより、第１のケース片５０に対して陽極給電体４１が位置決めされる。

本実施形態では、凸部４１ｇの横方向Ｈの両側に（給電端子４１ａを中心とする円の周方向に沿って）一対の係合部５５が設けられている。各係合部５５は、凸部４１ｇと当接する当接部５５ａと、凸部４１ｇを当接部５５ａに導くガイド部５５ｂとを有する。当接部５５ａは、第１分水路５４の底面から隔膜４３の側に突出し、円柱状の凸部４１ｇの側壁と当接する。これにより、第１のケース片５０に対して陽極給電体４１が位置決めされる。ガイド部５５ｂは、例えば、斜面状に形成され、陽極給電体４１を第１のケース片５０に装着する際に、凸部４１ｇの先端部と当接して凸部４１ｇを当接部５５ａに導く。これにより、第１のケース片５０に対する陽極給電体４１の位置決めが容易に行える。

図３に示されるように、凸部４１ｇは、給電端子４１ａを含む。本実施形態の給電端子４１ａは、陽極給電体４１と同等の材料、例えば、チタニウムを含む金属からなる。給電端子４１ａに対応する第１のケース片５０側の係合部には、給電端子４１ａを第１のケース片５０の外部に突出させるための貫通孔５８が形成されている。貫通孔５８は、第１分水路５４の底面から第１のケース片５０を貫通して形成されている。貫通孔５８に給電端子４１ａが挿通されることにより、給電端子４１ａと貫通孔５８とが係合し、第１のケース片５０に対して陽極給電体４１が位置決めされる。第１集水路５６の側での給電端子４１ａと貫通孔５８との係合に加えて、第１分水路５４の側での凸部４１ｇと係合部５５との係合によって、陽極給電体４１の回転が抑制され、第１のケース片５０に対する陽極給電体４１の姿勢が規制される。

一方、図４、５に示されるように、第２位置決め部９７は、陰極給電体４２に設けられた凸部４２ｇを含む。凸部４２ｇは、陰極給電体４２から第２のケース片６０の側に突出して形成されている。凸部４２ｇの形態は、凸部４１ｇと同等である。一方、第２位置決め部９８は、第２のケース片６０に設けられた係合部６５を含む。係合部５５の形態は、係合部５５と同等である。係合部６５と凸部４２ｇとが係合することにより、第１のケース片５０に対して陽極給電体４１が位置決めされる。

本実施形態では、凸部４２ｇの横方向Ｈの両側に（給電端子４２ａを中心とする円の周方向に沿って）一対の係合部６５が設けられている。各係合部６５は、凸部４２ｇと当接する当接部６５ａと、凸部４２ｇを当接部６５ａに導くガイド部６５ｂとを有する。当接部６５ａ及びガイド部６５ｂの形態は、当接部５５ａ及びガイド部５５ｂと同等である。当接部６５ａ及びガイド部６５ｂにより、第１のケース片５０に対する陰極給電体４２の位置決めが容易に行える。

図４に示されるように、凸部４２ｇは、給電端子４２ａを含む。そして、給電端子４２ａに対応する第２のケース片６０側の係合部には、給電端子４２ａを第２のケース片６０の外部に突出させるための貫通孔６８が形成されている。給電端子４２ａ及び貫通孔６８の形態は、給電端子４１ａ及び貫通孔５８と同等である。貫通孔６８に給電端子４２ａが挿通されることにより、給電端子４２ａと貫通孔６８とが係合し、第２のケース片６０に対して陰極給電体４２が位置決めされる。第２集水路６６の側での給電端子４２ａと貫通孔６８との係合に加えて、第２分水路６４の側での凸部４２ｇと係合部６５との係合によって、陰極給電体４２の回転が抑制され、第２のケース片６０に対する陰極給電体４２の姿勢が規制される。

本発明は、陽極給電体４１及び陰極給電体４２の外縁を囲むようにその外側を環状にのびている封止部材４６を有する電解槽４で特に有効である。封止部材４６を有する電解槽４では、第１のケース片５０に対して陽極給電体４１が、第２のケース片６０に対して陰極給電体４２がそれぞれ精度よく位置決めされることにより、封止部材４７６６と陽極給電体４１及び陰極給電体４２との干渉が抑制される。これにより、陽極給電体４１及び陰極給電体４２と隔膜４３との接触圧力が局所的に過度に高まることが抑制され、隔膜４３の損傷を抑制することが可能となる。また、本発明によれば、陽極給電体４１及び陰極給電体４２の位置決め精度が向上するため、封止部材４６の内周部と陽極給電体４１及び陰極給電体４２の外周部とのギャップを小さくすることが可能となる。これにより、コンパクトな電解槽４を用いつつ、陽極給電体４１及び陰極給電体４２を大型化して、容易に溶存水素濃度の高い電解水素水を生成することが可能となる。

図６は、上記陽極給電体４１及び第１のケース片５０の変形例である陽極給電体４１Ｘ及び第１のケース片５０Ｘを示している。陽極給電体４１Ｘ及び第１のケース片５０Ｘは、第１位置決め部９５Ｘ及び９６Ｘが設けられている点で、陽極給電体４１及び第１のケース片５０とは異なっている。本第１のケース片５０Ｘ及び陽極給電体４１Ｘのうち、以下で説明されてない部分については、上記陽極給電体４１及び第１のケース片５０の構成が採用されうる。

第１位置決め部９６Ｘは、第１のケース片５０Ｘの第１分水路５４に設けられている。第１位置決め部９６Ｘは、第１分水路５４の底面から隔膜４３の側に突出する凸部５９を含む。凸部５９は、例えば、円柱状に形成されている。第１位置決め部９５Ｘは、陽極給電体４１Ｘに設けられている。第１位置決め部９５Ｘは、第１位置決め部９６Ｘに対応する位置に設けられている。第１位置決め部９５Ｘは、凸部５９に係合する係合部４１ｈを含む。本実施形態の係合部４１ｈは、例えば、陽極給電体４１Ｘを厚さ方向に貫通する貫通孔で構成されている。係合部４１ｈと凸部５９とが係合することにより、第１のケース片５０Ｘに対して陽極給電体４１Ｘが位置決めされる。

図７は、上記陰極給電体４２及び第２のケース片６０の変形例である陰極給電体４２Ｘ及び第２のケース片６０Ｘを示している。陰極給電体４２Ｘ及び第２のケース片６０Ｘは、第２位置決め部９７Ｘ及び９８Ｘが設けられている点で、陰極給電体４２及び第２のケース片６０とは異なっている。本陰極給電体４２Ｘ及び第２のケース片６０Ｘのうち、以下で説明されてない部分については、上記陰極給電体４２及び第２のケース片６０の構成が採用されうる。

第２位置決め部９８Ｘは、第２のケース片６０Ｘの第２分水路６４に設けられている。第２位置決め部９８Ｘは、第２分水路６４の底面から隔膜４３の側に突出する凸部６９を含む。第２位置決め部９７Ｘは、陰極給電体４２Ｘに設けられている。第２位置決め部９７Ｘは、第２位置決め部９８Ｘに対応する位置に設けられている。第２位置決め部９７Ｘは、凸部６９に係合する係合部４２ｈを含む。凸部６９及び係合部４２ｈの形態は、凸部５９及び係合部４１ｈと同等である。係合部４２ｈと凸部６９とが係合することにより、第２のケース片６０Ｘに対して陰極給電体４２Ｘが位置決めされる。

以上、本発明の電解水生成装置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、本発明は、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、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、電解室４０は、陽極側の第１のケース片５０と、陰極側の第２のケース片６０とが固着されることにより形成され、給電体４１と第１のケース片５０との組み合わせ、及び、給電体４２と第２のケース片６０との組み合わせの少なくとも一方の組み合わせには、互いに係合することにより、ケース片に対して給電体を位置決めする位置決め部９５又は９６等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
４１ｇ 凸部
４２ 陰極給電体
４２ｇ 凸部
４３ 隔膜
５０ 第１のケース片
５５ 第１係合部
５８ 貫通孔
６０ 第２のケース片
６５ 第２係合部
６８ 貫通孔
９５ 第１位置決め部
９６ 第１位置決め部
９７ 第２位置決め部
９８ 第２位置決め部

Claims (9)

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、
   前記電解室は、前記陽極側の第１のケース片と、前記陰極側の第２のケース片とが固着されたものの内部に形成されており、
   前記陽極側の給電体と前記第１のケース片との組み合わせ、及び、前記陰極側の給電体と前記第２のケース片との組み合わせの少なくとも一方の組み合わせには、互いに係合することにより、前記ケース片に対して前記給電体を位置決めする一対の位置決め部が設けられ、
   前記一対の位置決め部は、前記一方の組み合わせの給電体の端縁部で、給電体の中央部を挟んで、互いに対向して配置されていることを特徴とする電解槽。
2. 前記電解室は、水の流れに沿う縦方向に長い長方形状に形成され、
   前記一対の位置決め部の一方は、前記電解室の一方の短辺の側に配置され、他方は、前記電解室の他方の短辺の側に配置されている請求項１記載の電解槽。
3. 前記位置決め部は、前記給電体に設けられた凸部と、前記ケース片に設けられかつ前記凸部と係合する係合部とを含む請求項１又は２に記載の電解槽。
4. 前記係合部は、前記凸部と当接する当接部と、前記凸部を前記当接部に導く斜面状のガイド部とを有する請求項３記載の電解槽。
5. 前記凸部は、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を含む請求項３記載の電解槽。
6. 前記係合部は、前記給電端子を挿通させる貫通孔を含む請求項５記載の電解槽。
7. 前記位置決め部は、前記ケース片から突出する凸部と、前記給電体に設けられかつ前記凸部に係合する係合部とを含む請求項１記載の電解槽。
8. 前記隔膜と、少なくとも一方のケース片との間には、前記電解室内の水を封止するための封止部材が配されており、
   前記封止部材は、少なくとも一方の給電体の外縁を囲むようにその外側を環状にのびている請求項１乃至７のいずれかに記載の電解槽。
9. 請求項１乃至８のいずれかに記載の前記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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