電解電極設(shè)備以及具備該電解電極設(shè)備的電解水生成裝置制造方法
【專利摘要】提供電解電極設(shè)備以及具備該電解電極設(shè)備的電解水生成裝置。電解電極設(shè)備(10)構(gòu)成為以使導(dǎo)電性膜(13)介于相鄰的電極(11、14)之間的方式層疊、并且導(dǎo)電性膜(13)與電極(11、14)的界面(27A、27B)的至少一部分與水接觸，對從接受面(1A)供給的水進行電解處理，從該接受面(1A)送出進行該電解處理后的水。而且，在從層疊方向(Z)觀察的狀態(tài)下導(dǎo)電性膜(13)與電極(11、14)相重疊的區(qū)域(R)處的導(dǎo)電性膜(13)與電極(11、14)之間，形成有通水路(14d、13d)。
【專利說明】電解電極設(shè)備以及具備該電解電極設(shè)備的電解水生成裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電解電極設(shè)備以及具備該電解電極設(shè)備的電解水生成裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]以往，作為電解水生成裝置，已知如下裝置:如日本特開2000-169989號公報(以下表述為專利文獻I)所公開的那樣，具有由陽極、導(dǎo)電性膜以及陰極構(gòu)成的電解電極設(shè)備，利用該電解電極設(shè)備生成臭氧(電解生成物)來得到臭氧水(電解水)。
[0003]在該專利文獻I中，通過將由鉬制金屬絲網(wǎng)構(gòu)成的陽極電極、作為導(dǎo)電性膜的離子交換膜、金屬絲網(wǎng)制的陰極電極依次纏繞在圓柱狀軸體上來形成電解電極設(shè)備。然后，沿圓柱狀軸體的軸向通水，由此在陽極電極與離子交換膜的邊界處生成臭氧(電解生成物)來得到臭氧水(電解水)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]發(fā)明人們對上述的離子交換膜(導(dǎo)電性膜)反復(fù)專心研究的結(jié)果，明確了離子交換膜(導(dǎo)電性膜)根據(jù)其含水率而膜的電阻、即導(dǎo)電性發(fā)生變動。
[0005]而且，在通水初期狀態(tài)下，通常電解電極設(shè)備內(nèi)未被通水。
[0006]因而，存在以下?lián)鷳n:在通水開始后的規(guī)定期間內(nèi)，伴隨導(dǎo)電性膜的含水率的變動，導(dǎo)電性膜的導(dǎo)電率發(fā)生變動。其結(jié)果，在動作初期例如存在難以生成臭氧水(電解水)或者臭氧(電解生成物)的濃度變得不穩(wěn)定的擔(dān)憂，臭氧(電解生成物)的生成能力有可能會產(chǎn)生偏差。這樣，在上述以往的技術(shù)中，無法很迅速地控制電解生成物的濃度。
[0007]本發(fā)明用于解決上述以往的問題，其目的在于得到能夠更迅速地控制電解生成物的濃度的電解電極設(shè)備以及具備該電解電極設(shè)備的電解水生成裝置。
[0008]為了解決上述以往的問題，本發(fā)明的電解電極設(shè)備構(gòu)成為以使導(dǎo)電性膜介于相鄰的電極之間的方式層疊、并且上述導(dǎo)電性膜與上述電極的界面的至少一部分與水接觸，對從接受面供給的水進行電解處理，從該接受面送出進行該電解處理后的水。而且，在從層疊方向觀察的狀態(tài)下上述導(dǎo)電性膜與上述電極相重疊的區(qū)域處的上述導(dǎo)電性膜與上述電極之間，形成有通水路。
[0009]由此，當(dāng)向電解電極設(shè)備供給水時，能夠通過通水路將水容易地供給到導(dǎo)電性膜，能夠使導(dǎo)電性膜更迅速地成為濕潤狀態(tài)。其結(jié)果，能夠使電解生成物的濃度更迅速地成為穩(wěn)定狀態(tài)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是示意性地表示本發(fā)明的一個實施方式所涉及的電解水生成裝置的剖視圖。
[0011]圖2是示意性地表示本發(fā)明的一個實施方式所涉及的電解水生成裝置的配管內(nèi)的水的流線的剖視圖。
[0012]圖3是本發(fā)明的一個實施方式所涉及的電解水生成裝置中的電解電極設(shè)備的分解立體圖。
[0013]圖4是示意性地表示本發(fā)明的一個實施方式所涉及的電解水生成裝置的變形例的剖視圖。
[0014]圖5是表示圖4所示的電解水生成裝置的板狀陰極、導(dǎo)電性膜、板狀陽極以及電極架臺的俯視圖。
[0015]圖6是示意性地表示本發(fā)明的一個實施方式所涉及的板狀陰極的圖，(a)是俯視圖，(b)是主視圖。
[0016]圖7是放大示出圖6的(b)的C部的主視圖。
[0017]圖8是示意性地表示本發(fā)明的一個實施方式所涉及的電解電極設(shè)備的圖，是表示電解電極設(shè)備未被通水的狀態(tài)的立體圖。
[0018]圖9是示意性地表示本發(fā)明的一個實施方式所涉及的電解電極設(shè)備的圖，是表示電解電極設(shè)備已被充分通水的狀態(tài)的立體圖。
[0019]圖10是示意性地表示本發(fā)明的一個實施方式所涉及的電解電極設(shè)備的變形例的圖，是表示電解電極設(shè)備未被通水的狀態(tài)的立體圖。
[0020]圖11是示意性地表示本發(fā)明的一個實施方式所涉及的電解電極設(shè)備的變形例的圖，是表示電解電極設(shè)備已被充分通水的狀態(tài)的立體圖。

【具體實施方式】
[0021 ] 本發(fā)明的實施方式是一種電解電極設(shè)備,構(gòu)成為以使導(dǎo)電性膜介于相鄰的電極之間的方式層疊、并且上述導(dǎo)電性膜與上述電極的界面的至少一部分與水接觸，對從接受面供給的水進行電解處理，從該接受面送出進行該電解處理后的水，該電解電極設(shè)備在從層疊方向觀察的狀態(tài)下上述導(dǎo)電性膜與上述電極相重疊的區(qū)域處的上述導(dǎo)電性膜與上述電極之間，形成有通水路。
[0022]由此，能夠得到能夠更迅速地控制電解生成物的濃度的電解電極設(shè)備。
[0023]另外，上述電解電極設(shè)備的上述通水路形成于上述電極側(cè)。
[0024]由此，能夠抑制通水路的形狀變形，能夠更長期地維持電解性能。
[0025]另外，上述電解電極設(shè)備的上述通水路形成于上述導(dǎo)電性膜側(cè)。
[0026]由此，通水路形成于導(dǎo)電性膜本身，因此無需對電極等其它構(gòu)件進行加工就能夠得到具有通水路的電解電極設(shè)備。
[0027]另外，上述電解電極設(shè)備中上述導(dǎo)電性膜與上述通水路具有棱邊(edge)狀的觸點。
[0028]由此，能夠使導(dǎo)電性膜與電極更可靠地接觸。
[0029]另外，上述電解電極設(shè)備的上述導(dǎo)電性膜和上述電極構(gòu)成為能夠裝卸。
[0030]由此，能夠更容易地進行導(dǎo)電性膜、電極的維護。
[0031]另外，本發(fā)明的實施方式的電解水生成裝置具備:上述電解電極設(shè)備；以及配管，其形成有用于供給被上述電解電極設(shè)備作為電解處理的對象的水的流路，上述電解電極設(shè)備被嵌入到該配管。
[0032]由此，能夠得到具備能夠更迅速地控制電解生成物的濃度的電解電極設(shè)備的電解水生成裝置。
[0033]另外，上述電解水生成裝置中，以使上述通水路沿與在上述流路內(nèi)流動的水的水流方向大致一致的方向延伸的方式上述電解電極設(shè)備被嵌入到上述配管。
[0034]由此，能夠更迅速地使導(dǎo)電性膜的電阻穩(wěn)定，能夠更迅速地使電解生成物的濃度穩(wěn)定。
[0035]下面，參照附圖來詳細說明本發(fā)明的實施方式。下面，作為電解水生成裝置，例示通過產(chǎn)生臭氧(電解生成物)并使該臭氧溶解到水中來生成臭氧水的臭氧水生成裝置。此夕卜，臭氧水對殺菌、有機物分解有效，因此廣泛利用于水處理領(lǐng)域和食品、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，具有無殘留性、不生成副生成物這樣的優(yōu)點。另外，將流路的延伸方向設(shè)為水流方向(前后方向)X，將流路的寬度方向設(shè)為寬度方向Y，將電極、導(dǎo)電性膜所層疊的方向設(shè)為層疊方向(上下方向)Z，來進行說明。
[0036]另外，以下的實施方式及其變形例包含同樣的結(jié)構(gòu)要素。因此，下面對這些同樣的結(jié)構(gòu)要素附加共同的標(biāo)記，并且省略重復(fù)的說明。
[0037]如圖1所示，本實施方式所涉及的臭氧水生成裝置(電解水生成裝置)100具備電解電極設(shè)備1、配管2、電源部3以及控制部30。該臭氧水生成裝置(電解水生成裝置)100對水進行引起電化學(xué)反應(yīng)的電解處理，來生成溶解了臭氧(電解生成物)的臭氧水(電解水)。
[0038]臭氧水生成裝置(電解水生成裝置)100中，水從由配管部21和水流入側(cè)配管部22形成的配管2的開口 2a流入。然后，從配管2的開口 2a流入的水沿如圖2所示的流線流動，被電解電極設(shè)備I進行電解處理。然后，被電解電極設(shè)備I電解處理過的水從由配管部21和水流出側(cè)配管部23形成的配管2的開口 2b流出。
[0039]如圖1所示，通過按板狀陽極11、導(dǎo)電性膜13、板狀陰極14的順序?qū)盈B來構(gòu)成該電解電極設(shè)備I。這樣，在本實施方式中，電解電極設(shè)備I以使導(dǎo)電性膜13介于相鄰的電極(板狀陽極11和板狀陰極14)之間的方式進行層疊。
[0040]并且，在本實施方式中，電解電極設(shè)備I構(gòu)成為導(dǎo)電性膜13與板狀陽極11的界面的至少一部分與水接觸。在圖1所示的結(jié)構(gòu)例中，形成了由導(dǎo)電性膜13的側(cè)面13b和板狀陰極14的側(cè)面14b成為側(cè)面28a、并由板狀陽極11的上表面(表面)Ila成為底部28b的槽部28。該槽部28形成為板狀陰極14側(cè)(在圖1中為上下方向Z的上方)開口的大致長方體狀(參照圖3)。通過形成這種槽部28，使得配置于槽部28的下部的板狀陽極11能夠與水自由接觸。
[0041]此外，槽部28只要至少形成一個即可，在本實施方式中，將多個槽部28形成為一列。
[0042]通過形成這種槽部28，能夠使導(dǎo)電性膜13與板狀陽極11的界面(導(dǎo)電性膜與電極的界面)27A的至少一部分露出于槽部28。另外，導(dǎo)電性膜13與板狀陰極14的界面(導(dǎo)電性膜與電極的界面)27B的至少一部分也會露出于槽部28。
[0043]這樣，在本實施方式中，以使導(dǎo)電性膜13與板狀陽極11的界面27A的至少一部分與水接觸、并且導(dǎo)電性膜13與板狀陰極14的界面27B的至少一部分與水接觸的方式構(gòu)成電解電極設(shè)備I。此外，本實施方式中的導(dǎo)電性膜13與板狀陽極11的界面27A是指導(dǎo)電性膜13的側(cè)面13b與板狀陽極11的上表面(表面)Ila的交線。另外,本實施方式中的導(dǎo)電性膜13與板狀陰極14的界面27B是指板狀陰極14的側(cè)面14b與導(dǎo)電性膜13的側(cè)面13b的邊界線。
[0044]另外，與水接觸的界面并不限于上述的界面，只要構(gòu)成為板狀陽極11與導(dǎo)電性膜13的界面、和板狀陰極14與導(dǎo)電性膜13的界面中的任一個的至少一部分與水接觸即可。
[0045]另外，導(dǎo)電性膜13與板狀陰極14既可以為相同大小也可以不同，但是至少需要使相互的狹縫(片狀通水孔13a和通水孔14a)之間連通，而且需要確保足夠的電接觸面積。因此，考慮到這些情況，優(yōu)選的是導(dǎo)電性膜13與板狀陰極14為大致相同的投影尺寸(在從層疊方向Z觀察的狀態(tài)下為大致相同的大小)。
[0046]另外，板狀陽極11既可以為與導(dǎo)電性膜13、板狀陰極14相同的大小也可以不同，但是優(yōu)選的是在從層疊方向Z觀察時從所有槽部28均能看到的程度以上的大小。
[0047]而且，電解電極設(shè)備I以使多個槽部28的排列設(shè)置方向與前后方向X大致一致的狀態(tài)嵌入到配管2。
[0048]另外，電解電極設(shè)備I對從水的接受面IA供給的水進行電解處理，并且從該接受面IA送出進行了電解處理后的水。此時，電解處理后的水中含有臭氧，如圖2所示，該含有臭氧的水當(dāng)從接受面IA被送出時朝向水流出側(cè)2B流動。此外，所生成的臭氧在從接受面IA被送出并朝向水流出側(cè)2B流動的過程中溶解到水中。
[0049]電解電極設(shè)備I接受來自導(dǎo)電性膜13的離子供給和來自電源部3的電流，在板狀陽極11與導(dǎo)電性膜13的界面27A處進行以電化學(xué)的方式生成臭氧的電解處理。該電化學(xué)反應(yīng)如下。
[0050]陽極側(cè):3H20— 03+6H++6e_
[0051 ] 2H20 — 02+4H++4e
[0052]陰極側(cè):2H++2e_— H2
[0053]能夠通過在使用鈮形成的寬度10mm、長度50mm左右的導(dǎo)電性基板上形成導(dǎo)電性金剛石膜，來形成板狀陽極11。該導(dǎo)電性金剛石膜具有摻硼導(dǎo)電性。導(dǎo)電性金剛石膜是利用等離子體CVD (chemical vapor deposit1n:化學(xué)氣相沉積)法以3 μ m左右的膜厚形成于導(dǎo)電性基板上的。此外，在本實施方式中，將板狀陽極11和板狀陰極14的形狀設(shè)為板狀，但是板狀陽極11、板狀陰極14也可以是膜狀、網(wǎng)眼狀、線狀。
[0054]導(dǎo)電性膜13配置于形成有導(dǎo)電性金剛石膜的板狀陽極11上。該導(dǎo)電性膜13是質(zhì)子導(dǎo)電型的離子交換膜，具有100?200 μ m左右的厚度。而且，在該導(dǎo)電性膜13上，如圖3所示，形成有沿厚度方向(Z方向)貫通的多個片狀通水孔13a。在本實施方式中，將各片狀通水孔13a設(shè)為同一形狀。另外，多個片狀通水孔13a被設(shè)置成一列。此外，片狀通水孔13a的形狀和排列也可以是其它方式。
[0055]板狀陰極14配置于導(dǎo)電性膜13上。板狀陰極14例如由厚度為Imm左右的不銹鋼的電極板形成。在該板狀陰極14上，如圖3所示，形成有沿厚度方向貫通的多個通水孔14a。該通水孔14a具有與片狀通水孔13a相同或相似的開口形狀。另外，通水孔14a以與片狀通水孔13a的排列相同的間距沿與片狀通水孔13a的排列相同的方向排列設(shè)置。
[0056]而且，電解電極設(shè)備I構(gòu)成為將導(dǎo)電性膜13置于在板狀陽極11上成膜的導(dǎo)電性金剛石膜上，將板狀陰極14置于導(dǎo)電性膜13上。
[0057]此時，板狀陰極14以使通水孔14a與片狀通水孔13a連通的狀態(tài)(由通水孔14a和片狀通水孔13a形成了槽部28的狀態(tài))被置于導(dǎo)電性膜13上。因而，電解電極設(shè)備I能夠?qū)⑺畯陌鍫铌帢O14的表面接受到通水孔14a和片狀通水孔13a中。另外，電解電極設(shè)備I能夠?qū)⒑性谄瑺钔ㄋ?3a的端部與板狀陽極11的界面處產(chǎn)生的臭氧的水從通水孔14a和片狀通水孔13a送出。S卩，通水孔14a的上表面為接受面1A，電解電極設(shè)備I從該接受面IA接受水并送出。
[0058]配管2用于向電解電極設(shè)備I供給作為電解處理的對象的水，該配管2形成具有供給水的開口 2a、2b的水供給流路(流路)P。在本實施方式中，配管2由使用丙烯酸系等非導(dǎo)電性的樹脂的構(gòu)件形成。另外，在配管2的外周面的側(cè)面形成有與板狀陽極11相同的寬度10mm、長度5Omm左右的殼部(開口)l5b。
[0059]并且，配管2具有用于容納電解電極設(shè)備I的開口 2c。該開口 2c由水流入側(cè)配管部22和水流出側(cè)配管部23形成。而且，在配管2的水流入側(cè)配管部22與水流出側(cè)配管部23之間容納有電解電極設(shè)備I。
[0060]另外，配管2構(gòu)成為使形成開口 2c的內(nèi)壁能夠包含電解電極設(shè)備I的接受面1A。在本實施方式中，電解電極設(shè)備I以使板狀陰極14的上表面成為與水流入側(cè)2A和水流出側(cè)2B的水流入側(cè)配管部22和水流出側(cè)配管部23的內(nèi)壁大致同一面的方式被嵌入到配管2。
[0061]這樣，在本實施方式中，配管2構(gòu)成為將電解電極設(shè)備I的接受面IA嵌入到由水流入側(cè)配管部22和水流出側(cè)配管部23形成的開口 2c。由此，由電解電極設(shè)備I的接受面IA形成配管2的形成流路P的面的一部分。此時，槽部28朝向在配管2內(nèi)流動的水的流路(水供給流路P)開口。
[0062]另外，在本實施方式中，電解電極設(shè)備I以使接受面IA包含于配管2的內(nèi)壁的方式被殼體15固定。該殼體15用于容納電解電極設(shè)備1，由使用丙烯酸系等非導(dǎo)電性的樹脂的構(gòu)件形成。
[0063]如圖1所示，殼體15中形成有殼部(開口)15b，并且形成有凸緣部15a，在與該凸緣部15a相對的配管面上形成有密封槽26。而且，在密封槽26內(nèi)設(shè)置有密封件25。而且，利用緊固件16將凸緣部15a與配管2緊固，由此殼體15被安裝于配管2。
[0064]在本實施方式中，通過形成這種結(jié)構(gòu)，來構(gòu)成為能夠裝卸導(dǎo)電性膜13和電極(板狀陽極11、板狀陰極14)。
[0065]電源部3用于使板狀陽極11與板狀陰極14之間隔著導(dǎo)電性膜13產(chǎn)生電位差。板狀陽極11經(jīng)由導(dǎo)線31電連接于該電源部3的+側(cè)，板狀陰極14經(jīng)由導(dǎo)線32電連接于電源部3的-側(cè)。并且，電源部3經(jīng)由配線H電連接于控制部30，使得能夠通過該控制部30切換電源部3的接通、斷開或者改變輸出。
[0066]通過形成這種結(jié)構(gòu)，如圖1所示，電解水生成裝置100形成為:水流入側(cè)2A的配管2的截面積Al與水流入側(cè)2A的包含電解電極設(shè)備I的接受面IA的配管2的截面積A2大致相同。同樣地，電解水生成裝置100形成為:水流出側(cè)2B的配管2的截面積A4與水流出側(cè)2B的包含電解電極設(shè)備I的接受面IA的配管2的截面積A3大致相同。S卩，以如下方式形成電解水生成裝置100:從電解電極設(shè)備I的設(shè)置部處的水流入側(cè)2A的內(nèi)壁面到電解電極設(shè)備I的設(shè)置部處的水流出側(cè)2B的內(nèi)壁面，與水供給流路正交的截面積大致相同。
[0067]此外，也能夠形成如圖4所示的電解水生成裝置100A。
[0068]電解水生成裝置100A基本上具有與電解水生成裝置100大致相同的結(jié)構(gòu)，但是在配管2中未形成開口 2c這一點上與電解水生成裝置100不同。
[0069]具體地說，配管2中設(shè)置有電解電極設(shè)備I收納用的凹部2d，將電解電極設(shè)備I收納到該凹部2d內(nèi)。S卩，從配管2的開口 2a、開口 2b將電解電極設(shè)備I插入配管2內(nèi)并收納到凹部2d內(nèi)。
[0070]另外，被收納到電解水生成裝置100A的配管2內(nèi)的電解電極設(shè)備I隔著丙烯酸系樹脂制的電極架臺15A被收納到凹部2d內(nèi)(參照圖4)。此外,如圖5所示，電極架臺15A形成為與板狀陽極11、板狀陰極14以及導(dǎo)電性膜13形狀大致相同的矩形板狀，在電極架臺15A的上部，按板狀陽極11、導(dǎo)電性膜13、板狀陰極14的順序進行層疊。該電極架臺15A上形成有利用緊固螺絲等固定板狀陽極11、板狀陰極14以及導(dǎo)電性膜13時的螺絲孔(未圖示)。并且，電極架臺15A具有加強以避免板狀陽極11、板狀陰極14、導(dǎo)電性膜13由于應(yīng)力而彎曲的功能。
[0071]此外，在圖4中，例示了將導(dǎo)線31連接于板狀陽極11的情況，但是也能夠構(gòu)成為如下結(jié)構(gòu):利用導(dǎo)電性材料形成電極架臺15A，并且在電極架臺15A中設(shè)置導(dǎo)線31，使電極架臺15A整體成為供電體，由此向板狀陽極11供電。
[0072]另外，關(guān)于將板狀陽極11、板狀陰極14以及導(dǎo)電性膜13進行連接的方法，除了螺絲以外，還可考慮使用彈簧、按壓夾具等，只要滿足以電/物理方式可靠地將導(dǎo)電性膜13與板狀陽極11和板狀陰極14進行連接、且板狀陽極11與板狀陰極14不短路即可，不限定于上述手段。
[0073]優(yōu)選的是，以使接受面IA被嵌入到配管2的內(nèi)壁的方式收納該電解電極設(shè)備I。另外，優(yōu)選的是，構(gòu)成為能夠裝卸導(dǎo)電性膜13和電極(板狀陽極11、板狀陰極14)。
[0074]接著，說明構(gòu)成為所述結(jié)構(gòu)的電解水生成裝置100U00A的動作、作用。
[0075]首先，為了向電解電極設(shè)備I供給水，從配管2的開口 2a向配管2供水。
[0076]然后，被供給到電解電極設(shè)備I的水從水流入側(cè)配管部22的水流入側(cè)2A流入到電解電極設(shè)備I的接受面1A，從接受面IA流入到槽部28。然后，經(jīng)由生成臭氧的電解電極設(shè)備I的表面(槽部28內(nèi)的導(dǎo)電性膜13與板狀陽極11的界面27A)從電解電極設(shè)備I的接受面IA流出。然后，從電解電極設(shè)備I的接受面IA流出的水經(jīng)由水流出側(cè)配管部23的水流出側(cè)2B從配管2的開口 2b被排出。
[0077]當(dāng)在所述狀態(tài)(利用所供給的水使電解電極設(shè)備I浸入水中的狀態(tài))下使電源部3接通來利用電源部3在電解電極設(shè)備I的板狀陽極11與板狀陰極14之間施加電壓時，在板狀陽極11與板狀陰極14之間隔著導(dǎo)電性膜13產(chǎn)生電位差。這樣，通過使板狀陽極11與板狀陰極14之間產(chǎn)生電位差，板狀陽極11、導(dǎo)電性膜13以及板狀陰極14通電，在電解電極設(shè)備I的片狀通水孔13a和通水孔14a內(nèi)的水中進行電解處理，在導(dǎo)電性膜13與板狀陽極11的界面27A附近產(chǎn)生臭氧。
[0078]此時施加的電壓為幾伏?幾十伏，電壓越高(電流值越高)則臭氧的產(chǎn)生量越大。
[0079]然后，在導(dǎo)電性膜13與板狀陽極11的界面27A附近產(chǎn)生的臭氧一邊隨著水的流動而被運到流路P的下游側(cè)一邊溶解到水中。通過像這樣使臭氧溶解到水中來生成溶解臭氧水(臭氧水)。
[0080]另外，發(fā)明人們對上述的導(dǎo)電性膜13反復(fù)專心研究的結(jié)果，明確了導(dǎo)電性膜13根據(jù)其含水率而膜的電阻、即導(dǎo)電性發(fā)生變動。[0081 ] 而且，在通水初期狀態(tài)下，通常電解電極設(shè)備內(nèi)未被通水。
[0082]因而，存在以下?lián)鷳n:在通水開始后的規(guī)定期間內(nèi)，隨著導(dǎo)電性膜13的含水率的變動而導(dǎo)電性膜13的導(dǎo)電率發(fā)生變動。其結(jié)果，在動作初期例如存在難以生成臭氧水(電解水)或者臭氧(電解生成物)的濃度變得不穩(wěn)定的擔(dān)憂，臭氧(電解生成物)的生成能力有可能會產(chǎn)生偏差。這樣，在以往的結(jié)構(gòu)中，無法很迅速地控制臭氧(電解生成物)的濃度。
[0083]因此，在本實施方式中，使得能夠更迅速地控制由電解電極設(shè)備I生成的臭氧(電解生成物)的濃度(進行控制使得更快地生成規(guī)定的濃度的溶解臭氧水)。
[0084]具體地說，在從層疊方向Z觀察的狀態(tài)下導(dǎo)電性膜13與板狀陰極(電極)14相重疊的區(qū)域R處的導(dǎo)電性膜13與板狀陰極(電極)14之間，形成有通水路14d。
[0085]在本實施方式中，如圖8所示，在相互對置的導(dǎo)電性膜13的上表面13c和板狀陰極(電極)14的下表面14c中的、板狀陰極(電極)14的下表面14c (電極側(cè))形成了通水路14d。通過像這樣在板狀陰極(電極)14的下表面14c (電極側(cè))形成通水路14d，能夠抑制通水路14d的形狀變形，從而能夠更長期地維持電解性能。
[0086]在本實施方式中，在從層疊方向Z觀察的狀態(tài)下導(dǎo)電性膜13與板狀陰極(電極)14相重疊的區(qū)域R處的下表面14c形成截面大致為U字狀且直線狀的槽，并層疊在導(dǎo)電性膜13上，由此形成截面大致為U字狀且直線狀的通水路14d。該通水路14d為一方側(cè)和另一方側(cè)均開口的連通路，沿寬度方向Y排列設(shè)置有多個。
[0087]并且，在本實施方式中，如圖6和圖7所示，通水路14d形成于板狀陰極(電極)14的外緣14e以及橫跨槽部28和槽部28的部位Hf。
[0088]通過像這樣形成通水路14d，形成以下的結(jié)構(gòu):從層疊方向Z觀察的狀態(tài)下導(dǎo)電性膜13與板狀陰極(電極)14相重疊的區(qū)域R具備微小的凹凸。
[0089]此外，也可以如圖10所示那樣，在相互對置的導(dǎo)電性膜13的上表面13c和板狀陰極(電極)14的下表面14c中的、導(dǎo)電性膜13的上表面13c (導(dǎo)電性膜側(cè))形成通水路13d。如果像這樣在導(dǎo)電性膜13的上表面13c (導(dǎo)電性膜側(cè))形成通水路13d，則通水路13d形成于導(dǎo)電性膜13本身，因此無需對電極等其它構(gòu)件進行加工就能夠得到具有通水路的電解電極設(shè)備I。即，通過使用形成有通水路13d的導(dǎo)電性膜13，能夠容易地得到具有通水路的電解電極設(shè)備I。
[0090]另外，也能夠在相互對置的導(dǎo)電性膜13的上表面13c和板狀陰極(電極)14的下表面14c這兩方都形成通水路。此時，也可以將導(dǎo)電性膜側(cè)的通水路和電極側(cè)的通水路配置成兩端部重合。即，也可以由導(dǎo)電性膜側(cè)的通水路和電極側(cè)的通水路來形成大致圓柱狀的通水路。另外，也可以將導(dǎo)電性膜側(cè)的通水路和電極側(cè)的通水路配置為在寬度方向上錯開的狀態(tài)。此時，在從層疊方向Z觀察的狀態(tài)下既可以一部分重疊，也可以不重疊。
[0091]而且，電解電極設(shè)備I以通水路14d沿與在流路P內(nèi)流動的水的水流方向(前后方向)x大致一致的方向延伸的方式被嵌入到配管2。
[0092]通過形成所述結(jié)構(gòu)，當(dāng)對電解電極設(shè)備I供給水時，能夠通過通水路14d、通水路13d將水容易地供給到導(dǎo)電性膜13，從而能夠使導(dǎo)電性膜13更迅速地成為濕潤狀態(tài)。
[0093]如以上所說明的那樣，在本實施方式中，在從層疊方向Z觀察的狀態(tài)下導(dǎo)電性膜13與板狀陰極(電極)14相重疊的區(qū)域R處的導(dǎo)電性膜13與板狀陰極(電極)14之間，形成有通水路14d、通水路13d。
[0094]因而，當(dāng)對電解電極設(shè)備I供給水時，能夠通過通水路14d、通水路13d將水容易地供給到導(dǎo)電性膜13，從而能夠使導(dǎo)電性膜13更迅速地成為濕潤狀態(tài)。其結(jié)果，能夠使臭氧(電解生成物)的濃度更迅速地成為穩(wěn)定狀態(tài)。
[0095]此外，在導(dǎo)電性膜13變?yōu)樽銐驖駶櫟臓顟B(tài)的情況下，如圖9、圖11所示，導(dǎo)電性膜13吸水而膨脹，膨脹后的導(dǎo)電性膜13進入通水路14d、通水路13d，通水路14d、通水路13d
變窄或者堵塞。
[0096]而且，在通水路14d、通水路13d變窄或者堵塞的情況下，成為水在通水路14d、通水路13d中沒有多少流動的狀態(tài)。然而，在這種情況下，由于導(dǎo)電性膜13已成為足夠濕潤的狀態(tài)而電阻變低，因此成為電流易于流動的狀態(tài)。因而，已經(jīng)不需要從通水路14d、通水路13d向?qū)щ娦阅?3供水。另外，在導(dǎo)電性膜13成為濕潤狀態(tài)的情況下，板狀陰極(電極)14與導(dǎo)電性膜13的接觸面積增大了通水路14d、通水路13d的面積的量，因此能夠使更多的電流流動。其結(jié)果，電分解效率提高而臭氧生成效率提高，能夠使裝置的性能更穩(wěn)定。
[0097]并且,通過形成通水路14d、通水路13d，能夠利用通水路14d、通水路13d來吸收由于導(dǎo)電性膜13的溶脹而產(chǎn)生的導(dǎo)電性膜13與板狀陰極(電極)14的位置偏移。因此，例如能夠抑制由于導(dǎo)電性膜13溢出到槽部28而導(dǎo)致槽部28的面積變小。并且，能夠抑制由于導(dǎo)電性膜13反復(fù)干燥和濕潤而產(chǎn)生的位置偏移累積從而導(dǎo)致性能大幅降低的情況，從而能夠更長期地維持電解性能。
[0098]另外，導(dǎo)電性膜13與通水路14d、通水路13d之間具有棱邊狀的觸點13e，因此能夠通過棱邊狀的觸點13e來更可靠地使導(dǎo)電性膜13與板狀陰極(電極)14接觸。其結(jié)果，與僅單純地使平面之間接觸的結(jié)構(gòu)相比，還具有能夠更可靠地使導(dǎo)電性膜13與板狀陰極(電極)14電連接這樣的優(yōu)點。
[0099]這樣，本實施方式所涉及的電解電極設(shè)備I具有很多優(yōu)點，但結(jié)構(gòu)非常簡單，因此能夠使加工成本廉價。
[0100]另外，如上所述，在不形成通水路14d、通水路13d的情況下，存在無法很迅速地控制臭氧(電解生成物)的濃度這樣的問題，而為了避免這種問題，例如可考慮在流路的中途位置設(shè)置斷流閥以避免水被放出、或者配置加壓泵等來強制地施加水壓以形成濕潤狀態(tài)。然而，若形成為這種結(jié)構(gòu)，則存在以下問題:裝置會大型化、復(fù)雜化而耗費初期成本，而且還需要大量運轉(zhuǎn)動力成本。另外，還可考慮施加高電壓來促進電分解以使臭氧濃度穩(wěn)定，但是在這種方法中，會對含水率低而電阻高的狀態(tài)的導(dǎo)電性膜13造成很大的損傷，結(jié)果作為裝置的壽命會變短。
[0101]與此相對，如果如本實施方式那樣構(gòu)成為形成通水路14d、通水路13d，則能夠?qū)崿F(xiàn)成本的降低，而且能夠抑制裝置的壽命減少。
[0102]另外，通常導(dǎo)電性膜13以高分子的聚合物為基材，因此在干燥狀態(tài)和濕潤狀態(tài)下會由于水分含有量的不同而產(chǎn)生尺寸變化(所謂的干燥/溶脹所導(dǎo)致的尺寸變化)。而且，當(dāng)導(dǎo)電性膜13產(chǎn)生尺寸變化時，與沒有產(chǎn)生尺寸變化的板狀陽極(電極)11、板狀陰極(電極)14之間會產(chǎn)生相對的位置偏移，通電面積必然會變化，裝置的電分解能力會變得不穩(wěn)定。
[0103]這樣，在不形成通水路14d、通水路13d的情況下，存在裝置的電分解能力變得不穩(wěn)定的擔(dān)憂。
[0104]與此相對，如果如本實施方式那樣構(gòu)成為形成通水路14d、通水路13d，則能夠利用通水路14d、通水路13d來吸收干燥/溶脹所導(dǎo)致的導(dǎo)電性膜13的尺寸變化，因此能夠使裝置的電分解能力更穩(wěn)定化。
[0105]另外，存在以下?lián)鷳n:由于導(dǎo)電性膜13因干燥、濕潤而反復(fù)伸縮，逐漸在板狀陽極(電極)11、板狀陰極(電極)14與導(dǎo)電性膜13之間產(chǎn)生電接觸不良。而且，一旦產(chǎn)生接觸不良部位，就需要進行以下動作等的工時和成本:更換導(dǎo)電性膜13;或者為了確保壓緊力而以螺絲等緊固。另外，也可考慮利用其它結(jié)構(gòu)來調(diào)整壓緊力等，但是結(jié)構(gòu)上會變得復(fù)雜而導(dǎo)致高成本。
[0106]這樣，在不形成通水路14d、通水路13d的情況下，要耗費用于抑制在板狀陽極(電極)11、板狀陰極(電極)14與導(dǎo)電性膜13之間產(chǎn)生電接觸不良的工時和成本。
[0107]與此相對，如果如本實施方式那樣構(gòu)成為形成通水路14d、通水路13d，則能夠以更簡單的結(jié)構(gòu)吸收干燥/溶脹所導(dǎo)致的導(dǎo)電性膜13的尺寸變化或者抑制在板狀陽極(電極)11、板狀陰極(電極)14與導(dǎo)電性膜13之間產(chǎn)生電接觸不良。即，能夠得到無需耗費工時和成本就能夠吸收尺寸變化或者抑制電接觸不良的電解電極設(shè)備I。
[0108]這樣，根據(jù)本實施方式，能夠得到能夠簡便且迅速地控制臭氧濃度的電解電極設(shè)備I以及具備該電解電極設(shè)備I的臭氧水生成裝置(電解水生成裝置)100、100A。
[0109]另外，根據(jù)本實施方式，以使通水路14d、通水路13d沿與在流路P內(nèi)流動的水的水流方向(前后方向)x大致一致的方向延伸的方式將電解電極設(shè)備I嵌入到配管2。
[0110]因而，在從層疊方向Z觀察的狀態(tài)下導(dǎo)電性膜13與板狀陰極(電極)14相重疊的區(qū)域R處的導(dǎo)電性膜13與板狀陰極(電極)14之間，會形成從上游側(cè)向下游側(cè)的通水路14d、通水路13d。其結(jié)果，即使在初期狀態(tài)下等導(dǎo)電性膜13的含水率不恒定的情況下，也能夠?qū)⑻幚硭恳陨系乃┙o到導(dǎo)電性膜13，能夠更快地使導(dǎo)電性膜13的含水率恒定。由此，能夠更迅速地使導(dǎo)電性膜13的電阻穩(wěn)定，能夠使臭氧濃度更迅速地穩(wěn)定。
[0111]另外，在本實施方式中，導(dǎo)電性膜13、電極(板狀陽極11、板狀陰極14)構(gòu)成為能夠裝卸，因此能夠更容易地進行導(dǎo)電性膜13、電極(板狀陽極11、板狀陰極14)的維護。
[0112]特別是，如果如電解水生成裝置100那樣從配管的外側(cè)固定容納電解電極設(shè)備I的殼體15，則電解水生成裝置100的組裝會變得容易，能夠更進一步容易地進行導(dǎo)電性膜13、電極(板狀陽極11、板狀陰極14)的維護。
[0113]另外，如果將電解電極設(shè)備I的接受面IA嵌入到配管2的內(nèi)壁，則能夠減小電解電極設(shè)備I的附近的高度差。如果這樣，則向電解電極設(shè)備I供給的水會從配管2的水流入側(cè)2A沒有亂流地流入到電解電極設(shè)備I的接受面1A，能夠使配管2內(nèi)的水流不產(chǎn)生亂流地向電解電極設(shè)備I通水，能夠避免在電解電極設(shè)備I的接受面IA附近滯留。由此，能夠抑制所產(chǎn)生的臭氧生長為氣泡，來使從水流出側(cè)2B流出的臭氧水的臭氧濃度提高。
[0114]另外，如果將電解電極設(shè)備I的接受面IA處的板狀陰極14形成為與配管2為大致同一面，則能夠使配管2內(nèi)的水流不產(chǎn)生亂流地向電解電極設(shè)備I通水，因此能夠抑制水的滯留的產(chǎn)生，來進一步提高臭氧濃度。
[0115]并且，如果將配管2構(gòu)成為與水通過方向垂直的方向的截面積從水流入側(cè)2A的水流入側(cè)配管部22到水流出側(cè)2B的水流出側(cè)配管部23為止截面積Al?A4大致相同，則能夠使配管2內(nèi)的水流不產(chǎn)生亂流地向電解電極設(shè)備I通水，因此能夠抑制水的滯留的產(chǎn)生，
來進一步提高臭氧濃度。
[0116]以上說明了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，但是本發(fā)明并不限定于上述實施方式，能夠進行各種變形。
[0117]例如，板狀陽極11例如也能夠由導(dǎo)電性硅、導(dǎo)電性金剛石、鈦、鉬、氧化鉛、氧化鉭等構(gòu)成，只要是能夠生成電解水的具有導(dǎo)電性和耐久性的電極，就可以使用任何材料。另夕卜，在將板狀陽極11設(shè)為金剛石電極的情況下，其制造方法不限定于利用成膜的制造方法。另外，也能夠使用金屬以外的材料來構(gòu)成基板。
[0118]另外，在上述實施方式中，例示了產(chǎn)生臭氧并使該臭氧溶解到水中來生成臭氧水的臭氧水生成裝置，但是所生成的物質(zhì)并不限于臭氧，例如也可以生成次氯酸來利用于殺菌、水處理等。另外，也可以是生成含氧水、含氫水、含氯水、過氧化氫水等的裝置。
[0119]另外，板狀陰極14只要是具備導(dǎo)電性和耐久性的電極即可，例如也能夠由鉬、鈦、不銹鋼、導(dǎo)電性硅等構(gòu)成。
[0120]另外，在上述實施方式中，例示了將通水路設(shè)置成沿與水流大致相同的方向延伸的方式，但是通水路只要是相對于膜表面開口、且能夠使水通過的結(jié)構(gòu)，則也可以沿與水流交叉的方向(垂直、具有規(guī)定角度的方向)延伸，還可以不是直線。另外，也可以在導(dǎo)電性膜與陽極之間形成通水路。另外，通水路的截面形狀也可以不是U字狀，例如也可以是V字狀、曲線狀、多角形狀。
[0121]另外，配管、電解電極設(shè)備、其它細節(jié)部分的規(guī)格(形狀、大小、布局等)也能夠適當(dāng)變更。
[0122]產(chǎn)業(yè)h的可利用件
[0123]如上，本發(fā)明所涉及的電解電極設(shè)備、電解水生成裝置能夠有效地溶解所產(chǎn)生的電解生成物，因此例如還能夠應(yīng)用于利用溶解了作為電解生成物的臭氧的臭氧水來進行凈化/殺菌的水處理領(lǐng)域、食品領(lǐng)域、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域、半導(dǎo)體領(lǐng)域等用途。
【權(quán)利要求】
1.一種電解電極設(shè)備,構(gòu)成為以使導(dǎo)電性膜介于相鄰的電極之間的方式層疊、并且上述導(dǎo)電性膜與上述電極的界面的至少一部分與水接觸，對從接受面供給的水進行電解處理，從該接受面送出進行該電解處理后的水，該電解電極設(shè)備的特征在于， 在從層疊方向觀察的狀態(tài)下上述導(dǎo)電性膜與上述電極相重疊的區(qū)域處的上述導(dǎo)電性膜與上述電極之間，形成有通水路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解電極設(shè)備，其特征在于， 上述通水路形成于上述電極側(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電解電極設(shè)備，其特征在于， 上述通水路形成于上述導(dǎo)電性膜側(cè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電解電極設(shè)備，其特征在于， 上述導(dǎo)電性膜與上述通水路具有棱邊狀的觸點。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電解電極設(shè)備，其特征在于， 上述導(dǎo)電性膜與上述通水路具有棱邊狀的觸點。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電解電極設(shè)備，其特征在于， 上述導(dǎo)電性膜和上述電極構(gòu)成為能夠裝卸。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電解電極設(shè)備，其特征在于， 上述導(dǎo)電性膜和上述電極構(gòu)成為能夠裝卸。
8.一種電解水生成裝置，其特征在于，具備: 根據(jù)權(quán)利要求1?7中的任一項所述的電解電極設(shè)備；以及 配管，其形成有用于供給被上述電解電極設(shè)備作為電解處理的對象的水的流路，上述電解電極設(shè)備被嵌入到該配管。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電解水生成裝置，其特征在于， 以使上述通水路沿與在上述流路內(nèi)流動的水的水流方向大致一致的方向延伸的方式上述電解電極設(shè)備被嵌入到上述配管。
【文檔編號】C25B9/00GK104278289SQ201410283359
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年6月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月11日
【發(fā)明者】井千尋, 森俊輔, 稻垣賢一郎 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社