TWI546419B - 電解電極元件及具有該電解電極元件之電解水生成裝置 - Google Patents

Description

電解電極元件及具有該電解電極元件之電解水生成裝置 發明區域

本發明是有關於電解電極元件及具有該電解電極元件之電解水生成裝置。

發明背景

至今，關於電解水生成裝置，已知如日本發明公開公報特開2000-169989號(以下，記為專利文獻1)所揭示般，具有由陽極、導電性膜、陰極所構成的電解電極元件，藉由該電解電極元件生成臭氧(電解生成物)而可得到臭氧水(電解水)。

在此專利文獻1中，把由鉑製金屬絲網所構成的陽極電極、作為導電性膜的離子交換膜、金屬絲網製的陰極電極，依序捲繞於圓柱狀軸體，藉此來形成電解電極元件。然後，藉由朝圓柱狀軸體的軸方向使水通過，在陽極電極與離子交換膜間的邊界生成臭氧(電解生成物)而可得到臭氧水(電解水)。

發明概要

本發明人對於上述離子交換膜(導電性膜)反覆進行深入研究的結果，發現離子交換膜(導電性膜)會因為其含水率而使膜的電阻、也就是導電性有所變動。

而且，在通水初期狀態下，通常，水不會通過電解電極元件內。

因此，通水開始後的預定期間，導電性膜的導電率會隨著導電性膜含水率的變動而有變動之虞。結果，在動作初期，例如，會有難以生成臭氧水(電解水)，或是臭氧(電解生成物)濃度不安定之虞，可能會使臭氧(電解生成物)的生成能力參差不齊。像這樣，在上述習知技術中，無法很迅速地控制電解生成物的濃度。

本發明可解決上述習知的課題，目的在於得到一種可以較迅速地控制電解生成物之濃度的電解電極元件及具有該電解電極元件之電解水生成裝置。

為了解決前述習知課題，本發明之電解電極元件，是積層為導電性膜會介於彼此相鄰的電極間，並且，構成為前述導電性膜與前述電極間的界面之至少一部分會與水接觸，對於供給自接收面的水進行電解處理，並從該接收面把已進行了該電解處理的水送出的電解電極元件。而且，在從積層方向看來的狀態下於前述導電性膜與前述電極重疊的區域中之前述導電性膜與前述電極之間，形成有通水路。

藉此，當把水供給給電解電極元件，透過通水 路，可輕易地把水供給給導電性膜，可以使導電性膜更迅速地成為濕潤狀態。結果，可以使電解生成物的濃度更迅速地成為安定狀態。

1‧‧‧電解電極元件

1A‧‧‧接收面

2‧‧‧配管

2A‧‧‧水流入側

2B‧‧‧水流出側

2a、2b、2c‧‧‧開口

2d‧‧‧凹部

3‧‧‧電源部

11‧‧‧板狀陽極

11a‧‧‧板狀陽極11之上面(表面)

13‧‧‧導電性膜

13a‧‧‧片狀通水孔

13b‧‧‧導電性膜13之側面

13c‧‧‧導電性膜13之上面

13d‧‧‧通水路

13e‧‧‧接點

14‧‧‧板狀陰極

14a‧‧‧通水孔

14b‧‧‧板狀陰極14之側面

14c‧‧‧板狀陰極(電極)14之下面

14d‧‧‧通水路

14e‧‧‧板狀陰極(電極)14之外緣

14f‧‧‧橫跨溝部28與溝部28的部位

15‧‧‧外罩

15A‧‧‧電極架台

15a‧‧‧邊緣部

15b‧‧‧外罩部(開口)

16‧‧‧緊固材

21‧‧‧配管部

22‧‧‧水流入側配管部

23‧‧‧水流出側配管部

25‧‧‧密封材

26‧‧‧密封溝

27A‧‧‧導電性膜13與板狀陽極

11間的界面(導電性膜與電極間的界面)

27B‧‧‧導電性膜13與板狀陰極

14間的界面(導電性膜與電極間的界面)

28‧‧‧溝部

28a‧‧‧側面

28b‧‧‧底部

30‧‧‧控制部

31、32‧‧‧導線

100、100A‧‧‧臭氧水生成裝置(電解水生成裝置)

A1、A2、A3、A4‧‧‧截面積

H‧‧‧配線

P‧‧‧水供給流路(流路)

R‧‧‧區域

X‧‧‧水流方向(前後方向)

Y‧‧‧寬度方向

Z‧‧‧積層方向

圖1是示意地顯示本發明一實施形態的電解水生成裝置的截面圖。

圖2是示意地顯示本發明一實施形態的電解水生成裝置在配管內的水之流線的截面圖。

圖3是本發明一實施形態的電解水生成裝置中的電解電極元件的分解立體圖。

圖4是示意地顯示本發明一實施形態的電解水生成裝置之變形例的截面圖。

圖5是顯示圖4所示之電解水生成裝置的板狀陰極、導電性膜、板狀陽極及電極架台的平面圖。

圖6是示意地顯示本發明一實施形態的板狀陰極的圖，(a)是平面圖，(b)是正面圖。

圖7是將圖6(b)的C部放大顯示的正面圖。

圖8是示意地顯示本發明一實施形態的電解電極元件的圖，是顯示電解電極元件未通水之狀態的立體圖。

圖9是示意地顯示本發明一實施形態的電解電極元件的圖，是顯示電解電極元件充分地通水之狀態的立體圖。

圖10是示意地顯示本發明一實施形態的電解電極元件之變形例的圖，是顯示電解電極元件未通水之狀態的立體圖。

圖11是示意地顯示本發明一實施形態的電解電極元件之變形例的圖，是顯示電解電極元件充分地通水之狀態的立體圖。

用以實施發明之形態

本發明之實施形態，是一種積層為導電性膜會介於彼此相鄰的電極間，並且，構成為前述導電性膜與前述電極間的界面之至少一部分會與水接觸，對於供給自接收面的水進行電解處理，並從該接收面把已進行了該電解處理的水送出的電解電極元件，在從積層方向看來的狀態下於前述導電性膜與前述電極重疊的區域中之前述導電性膜與前述電極之間，形成有通水路。

藉此，可以得到可更迅速地控制電解生成物的濃度的電解電極元件。

又，前述電解電極元件之前述通水路，形成於前述電極側。

藉此，可以抑制通水路的形狀變形，而可更長期地維持電解性能。

又，前述電解電極元件之前述通水路，形成於前述導電性膜側。

藉此，由於是在導電性膜本身形成通水路，所以不用將電極等其他構件加工，就可得到具有通水路的電解電極元件。

又，前述電解電極元件，其中前述導電性膜與前 述通水路具有稜狀的接點。

藉此，可更確實地使導電性膜與電極接觸。

又，前述電解電極元件之前述導電性膜及前述電極構成為可裝卸。

藉此，可更容易地進行導電性膜或電極的維修。

又，本發明之實施形態，電解水生成裝置具有：前述電解電極元件；以及配管，形成有流路，並且可將前述電解電極元件組入，而前述流路是供給會成為由前述電解電極元件進行電解處理對象的水的流路。

藉此，可以得到具有如下之電解電極元件的電解水生成裝置，該電解電極元件是可更迅速地控制電解生成物之濃度的電解電極元件。

又，前述電解水生成裝置，以使前述通水路會朝與流通於前述流路內的水之水流方向大略一致的方向延伸的方式將前述電解電極元件組入前述配管。

藉此，可更迅速地使導電性膜的電阻安定，而可以使電解生成物的濃度更迅速地安定。

以下，一面參照圖示，一面詳細地說明本發明之實施形態。以下，電解水生成裝置是舉例如：產生臭氧(電解生成物)，使該臭氧溶解於水而藉此來生成臭氧水的臭氧水生成裝置。另外，臭氧水由於在殺菌或有機物分解上很有效，所以在水處理領域或食品、醫學領域中被廣泛地運用，具有無殘留性且不會生成副生成物等優點。又，把流路的延伸方向說明為水流方向(前後方向)X，流路的寬度方 向說明為寬度方向Y，而電極或導電性膜積層的方向則說明為積層方向(上下方向)Z。

又，在以下的實施形態及其變形例，包含有同樣的構成要素。因此，以下，對於該等同樣的構成要素賦予共通的符號，並且省略重複的說明。

本實施形態之臭氧水生成裝置(電解水生成裝置)100，如圖1所示，具備有：電解電極元件1、配管2、電源部3、控制部30。此臭氧水生成裝置(電解水生成裝置)100，對水進行會引起電化學反應的電解處理，生成溶解了臭氧(電解生成物)的臭氧水(電解水)。

臭氧水生成裝置(電解水生成裝置)100，是使水從由配管部21及水流入側配管部22所形成的配管2之開口2a流入。而且，從配管2之開口2a流入的水，會沿著如圖2所示之流線流動，由電解電極元件1來進行電解處理。然後，由電解電極元件1進行了電解處理的水，會從由配管部21及水流出側配管部23所形成的配管2之開口2b流出。

此電解電極元件1，如圖1所示，是將板狀陽極11、導電性膜13、板狀陰極14依序積層而構成的。如此，在本實施形態中，電解電極元件1是積層為：導電性膜13會介於彼此相鄰的電極(板狀陽極11及板狀陰極14)之間。

此外，在本實施形態中，電解電極元件1是構成為：導電性膜13與板狀陽極11間的界面之至少一部分會與水接觸。在圖1所示之構成例中，形成有溝部28：導電性膜13之側面13b及板狀陰極14之側面14b成為側面28a，而板狀 陽極11之上面(表面)11a則成為底部28b。此溝部28形成為：板狀陰極14側(在圖1中，為上下方向Z的上方)有開口的大略直方體狀(參照圖3)。藉由形成如此之溝部28，可以使配置於溝部28下部的板狀陽極11與水自由地接觸。

另外，溝部28只要至少形成1個即可，但在本實施形態中，將複數個溝部28形成為1列。

藉由形成如此的溝部28，可以使導電性膜13與板狀陽極11間的界面(導電性膜與電極間的界面)27A之至少一部分露出溝部28。又，導電性膜13與板狀陰極14間的界面(導電性膜與電極間的界面)27B之至少一部分也會於溝部28露出。

如此，在本實施形態中，將電解電極元件1構成為：使導電性膜13與板狀陽極11間的界面27A之至少一部分會與水接觸，並且，導電性膜13與板狀陰極14間的界面27B之至少一部分會與水接觸。另外，在本實施形態中的導電性膜13與板狀陽極11間的界面27A，指的是：導電性膜13之側面13b與板狀陽極11之上面(表面)11a間的交線。又，在本實施形態中的導電性膜13與板狀陰極14間的界面27B，指的是：板狀陰極14之側面14b與導電性膜13之側面13b間的邊界線。

又，與水接觸的界面，並不限於上述，只要構成為：板狀陽極11與導電性膜13間的界面、或板狀陰極14與導電性膜13間的界面中任一者之至少一部分會與水接觸即可。

又，導電性膜13與板狀陰極14可為相同大小，也 可為不同，但至少彼此的細縫(片狀通水孔13a及通水孔14a)間須為連通，又，必須充分確保電性的接觸面積。因此，考慮及此，導電性膜13與板狀陰極14宜為大致相同的投影尺寸(從積層方向Z看來的狀態下，為大致相同的大小)。

又，板狀陽極11可以和導電性膜13或板狀陰極14 為相同大小，也可以不同，但板狀陽極11的大小宜為在從積層方向Z看來時，從所有的溝部28都可以看見的程度以上的大小。

而且，電解電極元件1是以使複數個溝部28之並列設置方向與前後方向X大略一致的狀態，而被組入配管2。

又，電解電極元件1是對於從水之接收面1A所供給的水進行電解處理，並且，從該接收面1A，把已進行電解處理的水送出。此時，在已進行電解處理的水中包含有臭氧，如圖2所示，若把此包含有臭氧的水從接收面1A送出，則會朝向水流出側2B流動。另外，所生成的臭氧，在從接收面1A送出而朝向水流出側2B流動的過程中，會溶解於水。

電解電極元件1接受來自於導電性膜13的離子供給以及來自於電源部3的電流，在板狀陽極11與導電性膜13間的界面27A，進行電化學地生成臭氧的電解處理。此電化學反應如以下。

陽極側：3H₂O→O₃+6H⁺+6e^-

2H₂O→O₂+4H⁺+4e^-

陰極側：2H⁺+2e^- → H₂

板狀陽極11可以藉由如下來形成：使導電性鑽石膜成膜於使用鈮而形成的寬度10mm、長度50mm左右的導電性基板。此導電性鑽石膜具有摻硼導電性。導電性鑽石膜是藉由電漿CVD法，以3μm左右的膜厚形成於導電性基板上。另外，在本實施形態中，是使板狀陽極11及板狀陰極14的形狀為板狀，但板狀陽極11或板狀陰極14也可為膜狀、網眼狀、線狀。

導電性膜13被配置於形成有導電性鑽石膜的板狀陽極11上。此導電性膜13是質子導電型的離子交換薄膜，具有100~200μm左右的厚度。而且，於此導電性膜13，如圖3所示，形成有複數個貫通於厚度方向(Z方向)的片狀通水孔13a。在本實施形態中，將各片狀通水孔13a設置為同一形狀。又，複數個片狀通水孔13a是設置成一列。另外，片狀通水孔13a的形狀及排列也可為別的形態。

板狀陰極14被配置於導電性膜13上。板狀陰極14是例如由厚度為1mm左右的不鏽鋼電極板所形成的。於此板狀陰極14，如圖3所示，形成有複數個貫通於厚度方向的通水孔14a。此通水孔14a具有與片狀通水孔13a相同或者彼此近似的開口形狀。又，與片狀通水孔13a的排列同一間距、同一方向地來排列設置通水孔14a。

並且，電解電極元件1是構成為：將導電性膜13載置於成膜在板狀陽極11的導電性鑽石膜上，並將板狀陰極14載置於導電性膜13上。

此時，板狀陰極14是以使通水孔14a與片狀通水 孔13a連通的狀態(以通水孔14a與片狀通水孔13a來形成溝部28的狀態)載置於導電性膜13上。因此，電解電極元件1可以從板狀陰極14的表面往通水孔14a及片狀通水孔13a地來接收水。又，電解電極元件1可以把包含有在片狀通水孔13a之端部與板狀陽極11間的界面所產生之臭氧的水，從通水孔14a及片狀通水孔13a送出。亦即，通水孔14a的上面會成為接收面1A，電解電極元件1會從該接收面1A將水接收、並且送出。

配管2把會成為電解處理對象的水，供給給電解 電極元件1，此配管2形成有水供給流路(流路)P，該水供給流路(流路)P具有供給水的開口2a、2b。在本實施形態中，配管2是由使用了丙烯酸等非導電性樹脂的構件所形成。 又，在配管2外周面之側面，形成有與板狀陽極11相同的寬度10mm、長度50mm左右的外罩部(開口)15b。

此外，配管2具有用來納入電解電極元件1的開口 2c。此開口2c是由水流入側配管部22及水流出側配管部23所形成的。並且，在配管2之水流入側配管部22與水流出側配管部23之間，納入電解電極元件1。

又，配管2是構成為：在形成開口2c的內壁，包 含有電解電極元件1之接收面1A。在本實施形態中，是以使板狀陰極14的上面，與水流入側2A及水流出側2B中的水流入側配管部22及水流出側配管部23之內壁成為大略同一平面的方式，來將電解電極元件1組入於配管2。

如此，在本實施形態中，配管2是構成為：把電 解電極元件1之接收面1A，組入於由水流入側配管部22與水流出側配管部23所形成的開口2c。藉此，配管2之形成流路P的面的一部分，是由電解電極元件1之接收面1A所形成。 此時，溝部28會朝向流通於配管2內的水之流路(水供給流路P)而有開口。

又，在本實施形態中，電解電極元件1是藉由外 罩15，來固定成將接收面1A包含在配管2之內壁。此外罩15是納入電解電極元件1的東西，由使用了丙烯酸等非導電性樹脂的構件所形成。

在外罩15，如圖1所示，形成有外罩部(開 口)15b，並且，形成有邊緣部15a，在與此邊緣部15a對向的配管面，形成有密封溝26。而且，在密封溝26內，配設有密封材25。並且，藉由緊固材16將邊緣部15a與配管2緊固固定，藉此將外罩15安裝於配管2。

在本實施形態中，藉由如此的構成，將導電性膜13及電極(板狀陽極11或板狀陰極14)構成為可裝卸。

電源部3可在板狀陽極11與板狀陰極14之間，透過導電性膜13而產生電位差。在此電源部3的+側，透過導線31電性地連接著板狀陽極11，而在電源部3的-側，則透過導線32電性地連接著板狀陰極14。此外，電源部3透過配線H與控制部30電性地連接，藉由此控制部30，可以切換電源部3的ON、OFF，或者變化輸出。

藉由如此之構成，電解水生成裝置100如圖1所 示，水流入側2A中的配管2之截面積A1、以及水流入側2A中包含電解電極元件1之接收面1A的配管2之截面積A2，是形成為大略相同。同樣地，電解水生成裝置100在水流出側2B中的配管2之截面積A4、以及水流出側2B中包含電解電極元件1之接收面1A的配管2之截面積A3，形成為大略相同。亦即，電解水生成裝置100是形成為：從電解電極元件1之設置部中的水流入側2A之內壁面，到電解電極元件1之設置部中的水流出側2B之內壁面為止，與水供給流路直交的截面積為大略相同。

另外，也可以是如圖4所示般的電解水生成裝置100A。

電解水生成裝置100A基本上與電解水生成裝置100具有大致同樣的構成，不過，沒有在配管2形成開口2c此點與電解水生成裝置100不同。

具體而言，在配管2，設置電解電極元件1收納用的凹部2d，以在此凹部2d內收納電解電極元件1。亦即，可以從配管2的開口2a或開口2b，把電解電極元件1插入配管2內而收納於凹部2d內。

又，收納於電解水生成裝置100A之配管2內的電解電極元件1，是隔著丙烯酸樹脂製的電極架台15A而收納於凹部2d內(參照圖4)。另外，電極架台15A如圖5所示，是與板狀陽極11、板狀陰極14及導電性膜13大致同形狀的矩形板狀，在電極架台15A的上部，依序積層有板狀陽極11、導電性膜13、板狀陰極14。在此電極架台15A，形成有將板 狀陽極11、板狀陰極14及導電性膜13以螺釘固定等來進行固定時的螺孔(未圖示)。此外，電極架台15A也具有補強的機能，可以使板狀陽極11、板狀陰極14、或導電性膜13不會因為應力而彎曲。

另外，在圖4中，是顯示了將導線31連接於板狀 陽極11之例，但也可以構成為：用導電性材料形成電極架台15A，並且，在電極架台15A設置導線31，使電極架台15A全體作為饋電體，藉此饋電給板狀陽極11。

又，關於連接板狀陽極11、板狀陰極14及導電性 膜13的方法，螺釘之外，可考慮使用彈簧或按壓模具等，但只要可以滿足導電性膜13與板狀陽極11及板狀陰極14電性‧物理性地確實連接、板狀陽極11與板狀陰極14不會短路即可，不須限定於上述手段。

宜將接收面1A組入配管2內壁地來收納此電解 電極元件1。又，導電性膜13及電極(板狀陽極11或板狀陰極14)宜構成為可裝卸。

接著，說明如上述構成之電解水生成裝置100、 100A的動作、作用。

首先，為了把水供給給電解電極元件1，從配管2 之開口2a把供給水供給至配管2。

然後，被供給給電解電極元件1的水，會從水流 入側配管部22之水流入側2A流入電解電極元件1之接收面1A，從接收面1A往溝部28流入。而且，會經由生成臭氧的電解電極元件1表面(溝部28內的導電性膜13與板狀陽極11 間的界面27A)，從電解電極元件1之接收面1A流出。然後，從電解電極元件1之接收面1A流出的水，會透過水流出側配管部23之水流出側2B，從配管2的開口2b排出。

在這樣的狀態(藉由所供給的水使電解電極元件 1浸在水中的狀態)下，使電源部3為ON，藉由電源部3於電解電極元件1之板狀陽極11與板狀陰極14之間施加電壓，則在板狀陽極11與板狀陰極14之間會透過導電性膜13而產生電位差。如此，藉由在板狀陽極11與板狀陰極14之間產生電位差，使板狀陽極11、導電性膜13及板狀陰極14通電，在電解電極元件1之片狀通水孔13a及通水孔14a內的水中進行電解處理，於導電性膜13與板狀陽極11間的界面27A附近產生臭氧。

此時所施加的電壓為數伏特~數十伏特，電壓越 高(電流值越高)，臭氧的產生量越大。

而且，在導電性膜13與板狀陽極11間的界面27A 附近所產生的臭氧，會一面沿著水流被送往流路P的下游側，一面溶解於水。如此，使臭氧溶解於水，藉此來生成溶解臭氧水(臭氧水)。

在此，關於導電性膜13，在本發明人持續認真研 究的結果，已知：導電性膜13會因為其含水率，而使膜的電阻、也就是導電性有所變動。

而且，在通水初期狀態下，通常，水不會通過電 解電極元件內。

因此，通水開始後的預定期間，導電性膜13的導 電率會隨著導電性膜13含水率的變動而有變動之虞。結果，在動作初期，例如，會有難以生成臭氧水(電解水)，或是臭氧(電解生成物)濃度不安定之虞，可能會使臭氧(電解生成物)的生成能力參差不齊。像這樣，在習知的構造中，無法很迅速地控制臭氧(電解生成物)的濃度。

因此，在本實施形態中，可以較迅速地控制(控 制成可以更快地生成預定濃度的溶解臭氧水)由電解電極元件1所生成的臭氧(電解生成物)的濃度。

具體而言，在從積層方向Z看來的狀態下，於導 電性膜13與板狀陰極(電極)14重疊的區域R中導電性膜13與板狀陰極(電極)14之間，形成通水路14d。

在本實施形態中，如圖8所示，在彼此對向的導 電性膜13之上面13c與板狀陰極(電極)14之下面14c中，於板狀陰極(電極)14之下面14c(電極側)，形成有通水路14d。如此，在板狀陰極(電極)14之下面14c(電極側)，形成通水路14d，藉此，可抑制通水路14d的形狀變形，而可更長期地維持電解性能。

在本實施形態中，通水路14d是在從積層方向Z 看來的狀態下，於導電性膜13與板狀陰極(電極)14重疊的區域R中的下面14c，形成截面大略U字狀、且為直線狀的溝，並積層於導電性膜13上，藉此，形成為截面大略呈U字狀且呈直線狀。此通水路14d是一側及另一側皆為開口的連通路，依寬度方向Y並列設置有複數條。

此外，在本實施形態中，通水路14d如圖6及圖7 所示，形成有板狀陰極(電極)14之外緣14e、以及橫跨溝部28與溝部28的部位14f。

如此，藉由形成通水路14d，在從積層方向Z看來 的狀態下，導電性膜13與板狀陰極(電極)14重疊的區域R會成為具有細微的凹凸的構造。

另外，也可如圖10所示，在彼此對向的導電性膜 13之上面13c與板狀陰極(電極)14之下面14c中，於導電性膜13之上面13c(導電性膜側)，形成通水路13d。如此，若在導電性膜13之上面13c(導電性膜側)形成通水路13d，就可在導電性膜13本身形成通水路13d，所以無需將電極等其他構件加工，即可得到具有通水路的電解電極元件1。亦即，藉由使用形成有通水路13d的導電性膜13，可以容易地得到具有通水路的電解電極元件1。

又，也可以在彼此對向的導電性膜13之上面13c 以及板狀陰極(電極)14之下面14c兩方形成通水路。此時，可以把導電性膜側之通水路與電極側之通水路配置成兩端部重疊。亦即，可以藉由導電性膜側之通水路與電極側之通水路來形成大略圓柱狀的通水路。又，也可以把導電性膜側之通水路與電極側之通水路，以朝寬度方向錯開的狀態來進行配置。此時，在從積層方向Z看來的狀態下，可以一部分重疊，也可以不重疊。

而且，電解電極元件1是以如下的方式被組入於 配管2：通水路14d會朝與流通於流路P內的水之水流方向(前後方向)X大略一致的方向延伸。

藉由這樣的構成，當把水供給給電解電極元件 1，則可透過通水路14d或通水路13d，輕易地把水供給給導電性膜13，而可使導電性膜13更迅速地成為濕潤狀態。

以上，如已說明般，在本實施形態中，在從積層 方向Z看來的狀態下，於導電性膜13與板狀陰極(電極)14重疊的區域R中導電性膜13與板狀陰極(電極)14之間，形成有通水路14d或通水路13d。

因此，當把水供給給電解電極元件1，則可透過 通水路14d或通水路13d，輕易地把水供給給導電性膜13，而可使導電性膜13更迅速地成為濕潤狀態。結果，可以使臭氧(電解生成物)的濃度更迅速地成為安定狀態。

另外，在導電性膜13充分地呈濕潤狀態時，如圖 9或圖11所示，導電性膜13會吸水而膨脹，膨脹的導電性膜13會侵入通水路14d或通水路13d而使通水路14d或通水路13d變小或者閉塞住。

然後，當通水路14d或通水路13d變小或者閉塞住 之時，會變成水不太流通於通水路14d或通水路13d的狀態。但是，在這種時候，由於導電性膜13已經呈充分濕潤的狀態，電阻已經變低，所以是電流容易流通的狀態。因此，已經不需要再從通水路14d或通水路13d對導電性膜13供給水。又，當導電性膜13呈濕潤狀態時，由於板狀陰極(電極)14與導電性膜13間的接觸面積，增加的程度有通水路14d或通水路13d的面積部分那麼多，所以可以流通更多的電流。結果，可以提升電解效率而提升臭氧生成效率，可 以使裝置的性能更加安定。

此外，藉由形成通水路14d或通水路13d，可以用 通水路14d或通水路13d來吸收因為導電性膜13的潤脹而產生的導電性膜13與板狀陰極(電極)14間之位置偏移。因此，例如，可以抑制因導電性膜13超出溝部28而導致的溝部28面積狹小化。此外，可以抑制導電性膜13因為反覆乾燥與濕潤而產生的位置偏移持續累積而使性能大幅地變差，所以可以更長期地維持電解性能。

又，由於導電性膜13與通水路14d或通水路13d 間具有稜狀的接點13e，所以可以藉由稜狀的接點13e，更確實地使導電性膜13與板狀陰極(電極)14接觸。結果，比起僅單純地以平面之間進行接觸的構造，還具有可以更確實地使導電性膜13與板狀陰極(電極)14電性地連接的優點。

如此，本實施形態之電解電極元件1，不僅具有 多項優點，還具有極簡單的構造，所以可以使加工成本較為低廉。

又，如上所述，在沒有形成通水路14d或通水路 13d時，會有無法很迅速地控制臭氧(電解生成物)濃度的問題，為了避免這樣的問題，可考慮例如在流路的途中設置關斷閥以使水不會流掉，或者配置加壓泵等來強制性地施加水壓而使之呈濕潤狀態。然而，若為如此之構成，則裝置會大型化、複雜化，使初期成本提高，還會有必須增加運轉動力成本的問題。又，為了使臭氧濃度安定，也考慮施加高電壓來促進電解，但這樣的方法，會對含水率較低、 電阻較高狀態的導電性膜13帶來很大的損傷，結果，會縮短裝置的壽命。

相對於此，如果像本實施形態般，為形成通水路 14d或通水路13d的構成，則可達成成本減低之外，還可以抑制裝置的壽命縮短。

又，通常，由於導電性膜13是使用高分子的聚合 物來做為基材，所以在乾燥狀態與濕潤狀態下，會因為水分含有量的不同而產生尺寸變化(因所謂的乾燥‧潤脹而導致的尺寸變化)。而且，若導電性膜13產生尺寸變化，則在跟無尺寸變化的板狀陽極(電極)11或板狀陰極(電極)14之間，會產生相對性的位置偏移，通電面積必然會有所變化，而使裝置的電解能力變得不安定。

像這樣，在沒有形成通水路14d或通水路13d 時，會有裝置的電解能力變得不安定之虞。

相對於此，如果像本實施形態般，為形成通水路 14d或通水路13d的構成，則由於可以藉由通水路14d或通水路13d來吸收因乾燥‧潤脹所導致的導電性膜13之尺寸變化，所以可以使裝置的電解能力較為安定。

又，導電性膜13反覆重覆因乾燥、濕潤而導致 的伸縮，漸漸地在板狀陽極(電極)11或板狀陰極(電極)14與導電性膜13之間會有產生電性接觸不良之虞。而且，一旦產生接觸不良部位，即必須換掉導電性膜13，或者為了確保壓制力而用螺釘等再度鎖緊等，會需要花費勞力與成本。又，也可考慮藉由別的構造來調整壓制力等，但構造 上會變得複雜而使成本變高。

像這樣，在沒有形成通水路14d或通水路13d 時，會花費很多勞力和成本，來抑制在板狀陽極(電極)11或板狀陰極(電極)14與導電性膜13之間產生電性的接觸不良。

相對於此，如果像本實施形態般，為形成通水路 14d或通水路13d的構成，則可以較簡素的構成，吸收因乾燥‧潤脹所導致的導電性膜13之尺寸變化，或抑制在板狀陽極(電極)11或板狀陰極(電極)14與導電性膜13之間產生電性的接觸不良。亦即，可以得到一種電解電極元件1，不用花費勞力或成本，即可吸收尺寸變化或者抑制電性的接觸不良。

如此，根據本實施形態，可得到一種可以簡便 且迅速地控制臭氧濃度的電解電極元件1，以及具備有該電解電極元件1的臭氧水生成裝置(電解水生成裝置)100、100A。

又，根據本實施形態，是以使通水路14d或通水 路13d，朝與流通於流路P內的水之水流方向(前後方向)X大略一致的方向延伸的方式來將電解電極元件1組入於配管2。

因此，在從積層方向Z看來的狀態下，於導電性 膜13與板狀陰極(電極)14重疊的區域R中導電性膜13與板狀陰極(電極)14之間，會形成從上游側朝向下游側的通水路14d或通水路13d。結果，即使是在初期狀態等導電性膜 13的含水率還不一定的情況下，也可以將處理水量以上的水供給給導電性膜13，而可早期地使導電性膜13的含水率為一定。藉此，可更迅速地使導電性膜13的電阻安定，而可使臭氧濃度更迅速地安定。

又，在本實施形態中，由於導電性膜13或電極 (板狀陽極11或板狀陰極14)是構成為可裝卸，所以可以更容易地進行導電性膜13或電極(板狀陽極11或板狀陰極14)的維修。

特別是，如果像電解水生成裝置100般，從配管 的外側將納入電解電極元件1的外罩15固定，則可輕易地組裝電解水生成裝置100，可以更容易地進行導電性膜13或電極(板狀陽極11或板狀陰極14)的維修。

又，若把電解電極元件1的接收面1A組入配管2 的內壁，則可以使電解電極元件1附近的段差變小。這樣一來，供給給電解電極元件1的水，會從配管2的水流入側2A，水流不紊亂地朝電解電極元件1的接收面1A流入，可使配管2內的水流不紊亂地通過電解電極元件1，可以避免水滯留在電解電極元件1的接收面1A附近。藉此，可以抑制所產生的臭氧成長為氣泡，而可提升從水流出側2B流出的臭氧水之臭氧濃度。

又，若把電解電極元件1之接收面1A中的板狀陰 極14，形成為與配管2呈大略同一面，由於可使配管2內的水流不紊亂地通過電解電極元件1，所以可以抑制水的滯留發生而可更加提升臭氧濃度。

此外，若使配管2，在水通過方向上鉛直方向的 截面積，從水流入側2A的水流入側配管部22，到水流出側2B的水流出側配管部23，截面積A1~A4呈大略同一的構成，由於可使配管2內的水流不紊亂地通過電解電極元件1，所以可以抑制水的滯留發生而可更加提升臭氧濃度。

以上，說明了本發明的較佳實施形態，但本發明並不限定於上述實施形態，可以進行各種變形。

例如，板狀陽極11也可用例如導電性矽、導電性鑽石、鈦、鉑、氧化鉛、氧化鉭等所構成，只要是可以生成電解水、具有導電性與耐久性的電極，可以使用任何材料。又，在板狀陽極11選用為鑽石電極時，其製造方法並不限定於成膜之製造方法。又，也可使用金屬以外的材料來構成基板。

又，在上述實施形態中，是舉例顯示了產生臭氧、並使該臭氧溶解於水而藉此來生成臭氧水的臭氧水生成裝置，但所生成的物質並不限於臭氧，例如，也可生成次氯酸而利用於殺菌或水處理等。又，也可以作為生成氧水、氫水、含氯水、雙氧水等的裝置。

又，板狀陰極14只要是具備有導電性與耐久性的電極即可，也可例如由鉑或鈦、不鏽鋼、導電性矽等所構成。

又，在上述實施形態中，已舉例顯示了相對於水流延伸於大略相同方向地來設置通水路，不過通水路只要是相對於膜表面有開口，且水可以通過的構造，也可以 朝相對於水流為交差之方向(直交或是具有預定角度的方向)延伸，也可以不為直線。又，也可以在導電性膜與陽極之間形成通水路。並且，通水路的截面形狀也可以不為U字狀，例如，可以是V字狀或曲線狀、多角形狀。

又，也可以適宜地變更配管或電解電極元件、其他細部的規格(形狀、大小、佈置等)。

產業上利用之可能性

如以上，本發明之電解電極元件或電解水生成裝置，由於所產生的電解生成物可以有效地溶解，所以也可適用於例如：藉由已溶解作為電解生成物之臭氧的臭氧水來進行淨化‧殺菌的水處理領域，或是食品領域、醫學領域、半導體領域等用途。

11‧‧‧板狀陽極

13‧‧‧導電性膜

13c‧‧‧導電性膜13之上面

13e‧‧‧接點

14‧‧‧板狀陰極

14c‧‧‧板狀陰極(電極)14之下面

14d‧‧‧通水路

R‧‧‧導電性膜與電極重疊的區域

X‧‧‧水流方向(前後方向)

Y‧‧‧寬度方向

Z‧‧‧積層方向

Claims (9)

1. 一種電解電極元件，是積層為導電性膜會介於彼此相鄰的電極間，並且，構成為前述導電性膜與前述電極間的界面之至少一部分會與水接觸，對於供給自接收面的水進行電解處理，並從該接收面把已進行了該電解處理的水送出，該電解電極元件之特徵在於：在從積層方向看來的狀態下於前述導電性膜與前述電極重疊的區域中，在彼此對向的前述導電性膜與前述電極之至少任一方的面形成有通水路。
2. 如請求項1之電解電極元件，其中前述通水路形成於前述電極側。
3. 如請求項1或2之電解電極元件，其中前述通水路形成於前述導電性膜側。
4. 如請求項1或2之電解電極元件，其中前述導電性膜與前述通水路具有稜狀的接點。
5. 如請求項3之電解電極元件，其中前述導電性膜與前述通水路具有稜狀的接點。
6. 如請求項1或2之電解電極元件，其中前述導電性膜及前述電極構成為可裝卸。
7. 如請求項3之電解電極元件，其中前述導電性膜及前述電極構成為可裝卸。
8. 一種電解水生成裝置，特徵在於具有：如請求項1~7中任1項之電解電極元件；以及 配管，形成有流路，並且可將前述電解電極元件組入，而前述流路是供給會成為由前述電解電極元件進行電解處理對象的水的流路。
9. 如請求項8之電解水生成裝置，以使前述通水路會朝與流通於前述流路內的水之水流方向一致的方向延伸的方式將前述電解電極元件組入前述配管。