(57)【要約】  実施形態によれば、電解装置の電極ユニットは、第１表面と、この第１表面と反対側に位置する第２表面と、第１表面に開口する複数の第１孔部と、第２表面に開口しているとともに、第１孔部よりも開口面積の大きい複数の第２孔部と、を有し、１つの第２孔部に複数の第１孔部が連通している第１電極２０と、第１電極の第１表面に対向して設けられた第２電極２２と、第１電極と第２電極との間に配置され、第１電極の第１表面を覆う連続的な多孔質膜２４と、を備えている。
2016042802.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１表面と、この第１表面と反対側に位置する第２表面と、前記第１表面に開口する複数の第１孔部と、前記第２表面に開口しているとともに、前記第１孔部よりも開口面積の大きい複数の第２孔部と、を有し、１つの前記第２孔部に複数の前記第１孔部が連通している第１電極と、
前記第１電極の第１表面に対向して設けられた第２電極と、
前記第１電極と第２電極との間に配置され、前記第１電極の前記第１表面を覆う連続的な多孔質膜と、
を備える電極ユニット。
【請求項２】
前記第１孔部の前記第１表面の開口面積が０．０１〜４ｍｍ２である請求項１に記載の電極ユニット。
【請求項３】
前記第２孔部の第２表面の開口面積が１〜１６００ｍｍ２である請求１又は２記載の電極ユニット。
【請求項４】
前記第１孔部の単位面積当たりの数密度は、前記第２孔部の単位面積当りの数密度よりも大きい請求項１から３のいずれか１項に記載の電極ユニット。
【請求項５】
前記第１電極の前記第１表面および第２表面に触媒層が形成され、触媒層の単位面積当たりの量は、前記第１表面と第２表面とで異なる請求項１から４のいずれか１項に記載の電極ユニット。
【請求項６】
前記第１孔部は、前記第１表面側が広くなるテーパー面状あるいは湾曲面状により形成されている請求項１から５のいずれか１項に記載の電極ユニット。
【請求項７】
前記第１電極は、前記第１表面に形成された凹部を有し、前記第１表面は、前記第１孔部および凹部を除いて、平坦に形成されている請求項１から６のいずれか１項に記載の電極ユニット。
【請求項８】
前記第１電極の平坦部の平均粗さが多孔質膜の平均膜厚の１０％以下である請求項７に記載の電極ユニット。
【請求項９】
前記第１電極は、前記第１電極の中心部に位置する第１孔部の開口率が、前記第１電極の周縁部に位置する第１孔部の開口率よりも小さい請求項１から８のいずれか１項に記載の電極ユニット。
【請求項１０】
前記第１電極の前記第１表面の少なくとも一部に、液体を透過させない電気絶縁性を有する絶縁膜が形成されている請求項１から９のいずれか１項に記載の電極ユニット。
【請求項１１】
前記第２電極は、複数の貫通孔を備える多孔構造を有する請求項１から１０のいずれか１項に記載の電極ユニット。
【請求項１２】
前記多孔質膜は、フッ素原子もしくは塩素原子を主鎖に含む高分子膜である請求項１から１１のいずれか１項に記載の電極ユニット。
【請求項１３】
前記多孔質膜は、ガラスクロスである請求項１から１１のいずれか１項に記載の電極ユニット。
【請求項１４】
前記多孔質膜は、面内および立体的に不規則的な孔を有する無機酸化物を含有する膜である請求項１から１１のいずれか１項に記載の電極ユニット。
【請求項１５】
前記多孔質膜は、孔径の異なる複数の多孔質膜を積層した積層膜である請求項１から１４のいずれか１項に記載の電極ユニット。
【請求項１６】
前記第１電極の前記第１表面と前記第２電極との間に設けられ、イオンおよび液体の少なくとも一方を透過する隔膜を更に備え、前記多孔質膜は、前記第１電極の第１表面と前記隔膜との間に挟持されている請求項１から１５のいずれか１項に記載の電極ユニット。
【請求項１７】
前記第１電極と第２電極との間に互いに対向して配置された２つの隔膜と、前記２つの隔膜間に位置し、電解液を保持する電解液保持構造部と、を備えている請求項１から１６のいずれか１項に記載の電極ユニット。
【請求項１８】
電解室と、前記電解室内に配置された請求項１から１７のいずれか１項に記載の電極ユニットと、を備える電解槽。
【請求項１９】
電解室を有する電解槽と、前記電解室内に配置された請求項１から１７のいずれか１項に記載の電極ユニットと、前記電極ユニットの第１電極および第２電極に電圧を印加する電源と、を備える電解装置。
【請求項２０】
前記電極ユニットにより塩化物イオンを含む電解質を電解する請求項１９に記載の電解装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ここで述べる実施形態は、電極ユニット、この電極ユニットを備える電解槽、および電解装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、水を電解して様々な機能を有する電解水、例えば、アルカリイオン水、オゾン水または次亜塩素酸水などを生成する電解装置が提供されている。電解水の内、次亜塩素酸水は、優れた殺菌力を有するとともに、人体に安全で食品添加物としても認可されている。【０００３】
電解装置としては、例えば、３室型の電解槽を有する電解水生成装置が提案されている。電解槽内は、陽イオン交換膜および陰イオン交換膜によって、中間室と、この中間室の両側に位置する陽極室および陰極室との３室に仕切られている。陽極室および陰極室には、陽極および陰極がそれぞれ設けられている。電極として、金属板基材にエクスパンド、エッチング、あるいはパンチングによって多数の孔を加工した多孔構造の電極が用いられている。【０００４】
このような電解装置では、例えば、中間室に塩水を流し、陽極室および陰極室にそれぞれ水を流通する。中間室の塩水を陰極および陽極で電解することで、陽極で発生した塩素ガスから次亜塩素酸水を生成するとともに、陰極室で水酸化ナトリウム水を生成する。生成した次亜塩素酸水は殺菌消毒水として、水酸化ナトリウム水は洗浄水として活用される。【０００５】
３室型の電解槽では陰イオン交換膜は塩素や次亜塩素酸により劣化しやすい。また、多孔体の電極とイオン交換膜（電解質膜）とを密着させる場合は、電極の孔のエッジ部分に応力が集中しやすく、薄く機械的強度の低い電解質膜等の隔膜が劣化しやすい。そのため、多孔構造の電極と電解質膜との間に、オーバーラップや切り込みを入れた不織布を挿入して、塩素による電極の劣化を低減する技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１４−１０１５４９号公報
【特許文献２】特開２００６−３２２０５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、不織布のような多孔質膜を電極と電解質膜との間に挟んだ場合、多孔質膜に対して応力がかかることから多孔質膜の膜厚に分布が生じる。すなわち、多孔質膜の膜厚が不均一となる。この膜厚の不均一な多孔質膜は、電解反応にむらを生じさせ、電解装置の反応効率の低下や電解質膜の劣化を招く。  
本発明が解決しようとする課題は、反応効率が高く、長寿命の電極ユニット、電解槽、および電解装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態によれば、電解装置は、電極ユニットを備えている。電極ユニットは、第１表面と、この第１表面と反対側に位置する第２表面と、前記第１表面に開口する複数の第１孔部と、前記第２表面に開口しているとともに、前記第１孔部よりも開口面積が大きい複数の第２孔部と、を有し、１つの第２孔部に複数の第１孔部が連通している第１電極と、前記第１電極の第１表面に対向して設けられた第２電極と、前記第１電極と第２電極との間に配置され、前記第１電極の第１表面を覆う連続的な多孔質膜と、を備えている。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、第１の実施形態に係る電解装置を示す断面図。
【図２】図２は、第１の実施形態に係る電解装置の電極ユニットを示す断面図。
【図３】図３は、前記電極ユニットの分解斜視図。
【図４】図４は、電極の製造工程を示す断面図。
【図５】図５は、第２の実施形態に係る電解装置の電極ユニットを示す断面図。
【図６】図６は、第２の実施形態に係る電極ユニットの電極を示す斜視図。
【図７】図７は、第３の実施形態に係る電解装置の電極ユニットを示す断面図。
【図８】図８は、第４の実施形態に係る電極ユニットの電極を示す斜視図。
【図９】図９は、第５の実施形態に係る電解装置を示す断面図。
【図１０】図１０は、第６の実施形態に係る電解装置の断面図。
【図１１】図１１は、第６の実施形態に係る電極ユニットを示す断面図。
【図１２】図１２は、変形例に係る第１電極および第２電極を示す斜視図。
【図１３】図１３は、平面内あるいは立体的に不規則的な孔を有する無機酸化物を含有する膜からなる多孔質膜を概略的に示す断面図。
【図１４】図１４は、積層膜で構成された多孔質膜を概略的に示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、図面を参照しながら、種々の実施形態について説明する。なお、実施形態を通して共通の構成には同一の符号を付すものとし、重複する説明は省略する。また、各図は実施形態とその理解を促すための模式図であり、その形状や寸法、比などは実際の装置と異なる個所があるが、これらは以下の説明と公知の技術を参酌して適宜、設計変更することができる。例えば、図では電極は平面上に描かれているが、電極ユニットの形状に合わせて湾曲してもよいし、円筒状になっていてもよい。
【００１１】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る電解装置を概略的に示す図である。電解装置１０は、例えば、２室型の電解槽１１および電解槽１１内に配置された電極ユニット１２を備えている。電解槽１１は、偏平な矩形箱状に形成され、その内部は、隔壁１４および電極ユニット１２により、陽極室１６と陰極室１８との２室に仕切られている。
【００１２】
電極ユニット１２は、陽極室１６内に位置する第１電極（陽極）２０と、陰極室１８内に位置する第２電極（対向電極、陰極）２２と、第１および第２電極間に設けられた多孔質膜２４および隔膜２６と、を有している。
【００１３】
電解装置１０は、電極ユニット１２の第１および第２電極２０、２２を駆動するための電源３０、電流計３２、電圧計３４、およびこれらを制御する制御装置３６を備えている。陽極室１６、陰極室１８には液体の流路を設けても良い。陽極室１６、陰極室１８には、外部から液体を供給、排出するための配管やポンプ等を接続してもよい。また、場合により、電極ユニット１２と陽極室１６あるいは陰極室１８との間に多孔質のスペーサーを設けてもよい。
【００１４】
次に、電極ユニット１２について詳細に説明する。図２は電極ユニットの断面図、図３は電極ユニットの分解斜視図である。  
図２および図３に示すように、第１電極２０は、例えば、矩形状の金属板からなる基材２１に多数の貫通孔を形成した多孔構造を有している。基材２１は、第１表面２２ａおよび、第１表面２２ａとほぼ平行に対向する第２表面２２ｂを有している。第１表面２２ａと第２表面２２ｂとの間隔、すなわち、基材２１の板厚はＴ１に形成されている。第１表面２２ａは多孔質膜２４に対向し、第２表面２２ｂは陽極室１６に対向する。
【００１５】
基材２１の第１表面２２ａに複数の例えば正方形の第１孔部４０が形成され、第１表面２２ａに開口している。また、第２表面２２ｂに複数の第２孔部４２が形成され、第２表面２２ｂに開口している。第２孔部４２の開口面積は、第１孔部４０の開口面積よりも大きく形成されている。多孔質膜２４側となる第１孔部４０の開口の一辺Ｒ１は、例えば正方形の第２孔部４２の開口の一辺Ｒ２よりも小さく、また、孔部の数は、第１孔部４０が第２孔部４２よりも多く形成されている。第１孔部４０の深さはＴ２、第２孔部４２の深さはＴ３であり、Ｔ２＋Ｔ３＝Ｔ１に形成されている。また、本実施形態において、Ｔ２＜Ｔ３に形成されている。
【００１６】
本実施形態において、第２孔部４２は、例えば、正方形に形成され、第２表面２２ｂにマトリクス状に並んで設けられている。各第２孔部４２を規定している周壁は、孔部の底から開口に向かって、すなわち、第２表面２２ｂ側に向かって、孔が広くなるようなテーパー面４２ａあるいは湾曲面により形成してもよい。隣り合う第２孔部４２間の間隔、すなわち、電極の線状部の幅、はＷ２に設定されている。なお、第２孔部４２は、矩形状に限定されることなく、他の種々の形状としてもよい。また、第２孔部４２は、規則的に限らず、ランダムに並んで形成してもよい。
【００１７】
第１孔部４０の開口としては小さい方が圧力を均一化するためには好ましいが、物質拡散を阻害するためある程度の大きさは必要であり、正方形の開口の一辺が０．１〜２ｍｍが好ましく、さらに好ましくは０．３〜１ｍｍである。開口としては正方形、長方形、ひし形、円、楕円等と様々な形状を用いることができる。正方形や長方形、ひし形の頂点は丸まっていてもよい。開口面積としては、上記正方形の開口面積と同じ０．０１〜４ｍｍ２のものが好ましい。より好ましくは０．１ｍｍ２から１．５ｍｍ２である。さらに好ましくは０．２ｍｍ２から１ｍｍ２である。開口も含めた電極面積に占める開口面積の割合（開口率）は、０．０５〜０．５が好ましく、０．１〜０．４がより好ましく、０．１５〜０．３がさらに好ましい。開口率が小さすぎるとガス抜けが困難になる。開口率が大きすぎると電極反応が阻害される。
【００１８】
第１孔部４０は、例えば、正方形に形成され、第１表面２２ａにマトリクス状に並んで設けられている。各第１孔部４０を規定している周壁は、孔部の底から開口に向かって、すなわち、第１表面２２ａに向かって、開口が広くなるようなテーパー面４０ａあるいは湾曲面により形成してもよい。本実施形態において、複数、例えば、９個の第１孔部４０が、１つの第２孔部４２と対向して設けられ、それぞれ第２孔部４２に連通し、基材２１を貫通している。隣合う第１孔部４０間の間隔Ｗ１は、第２孔部４２間の間隔Ｗ２よりも小さく設定されている。これにより、第１表面２２ａにおける第１孔部４０の数密度は、第２表面２２ｂにおける第２孔部４２の数密度よりも充分に大きい。
【００１９】
第２孔部４２の開口も正方形、長方形、ひし形、円、楕円等と様々な形状を用いることができる。第２孔部４２の開口径としては大きい方がガス抜けをよくするためには好ましいが、電気抵抗が大きくなるためあまり大きくはできない。正方形の開口のとすると一辺が１〜４０ｍｍが好ましく、より好ましくは２〜３０ｍｍであり、さらに好ましくは３〜２０ｍｍである。開口としては正方形、長方形、ひし形、円、楕円等と様々な形状を用いることができるが、開口面積としては上記正方形の開口面積と同じ、１〜１６００ｍｍ２のものが好ましい。より好ましくは４ｍｍ２から９００ｍｍ２であり、さらに好ましくは９ｍｍ２から４００ｍｍ２である。長方形や楕円のように一方向に長くして電極の端から端につながるような開口も可能である。
【００２０】
第１電極２０の基材２１としては、チタン、クロム、アルミニウムやその合金等の弁金属、導電性金属を用いることができる。この中ではチタンが好ましい。電解反応によっては、電極の第１表面および第２表面に電解触媒（触媒層）を形成することが好ましい。陽極の場合は、基材自体として白金等の貴金属触媒や酸化イリジウム等の酸化物触媒を用いることが好ましい。電解触媒の単位面積当たりの量が電極の両面で異なることを特徴としてもよい。これにより副反応等を抑制することができる。
【００２１】
第１孔部４０は、規則的に限らず、ランダムに並んで形成してもよい。更に、全ての第１孔部４０が第２孔部４２に連通している構成に限らず、第２孔部４２に連通していない第１孔部を含んでいてもよい。すなわち、陽極室１６に連通していない第１孔部４０があってもよい。例えば、図１２に示すように、第１孔部４０、４４が電極の一端近傍から他端近傍まで延びる長方形であり、その中で第２孔部４２、４６に連通した複数の開口部分４１ａ、４５ａがある間隔を持って配置されていてもよい。また、第１孔部４０、４４の孔の一部分のみが第２孔部４２、４４に連通した構成としてもよい。第２孔部４２、４４に連通していない第１孔部４０、４４は、電極面積を増大させる効果がある。  
複数の第１孔部４０、４４の内、開口面積が０．０１ｍｍ２から４ｍｍ２である第１孔部は、全第１孔部の８５％以上が好ましく、より好ましくは９０％以上であり、さらに好ましくは９５％以上である。
【００２２】
上記構成の第１電極２０は、例えば、マスクを用いたエッチング法により作製することができる。図４にその作製法の概略を示す。図４（ａ）、（ｂ）に示すように、１枚の平坦な基材２１を用意し、基材２１の第１表面２２ａおよび第２表面２２ｂにレジスト膜５０ａ、５０ｂを塗布する。図４（ｃ）に示すように、図示しない光学マスクを用いてレジスト膜５０ａ、５０ｂを露光し、それぞれエッチング用のマスク５２ａ、５２ｂを作製する。図４（ｄ）に示すように、これらマスク５２ａ、５２ｂを介して、基材２１の第１表面２２ａおよび第２表面２２ｂを溶液によりウェットエッチングすることにより、複数の第１孔部４０および複数の第２孔部４２を形成する。その後、マスク５２ａ、５２ｂを除去することにより、第１電極２０が得られる。
【００２３】
基材２１の材質やエッチング条件により、第１および第２孔部４０、４２のテーパーや湾曲面の形状を制御することができる。第１孔部４０の深さはＴ２、第２孔部４２の深さはＴ３であり、前述したように、Ｔ２＜Ｔ３となるように、第１および第２孔部を形成する。なお、エッチングにおいては、基材２１の両面を同時にエッチングしてもよく、あるいは、片面ずつエッチングしてもよい。エッチングの種類は、ウェットエッチングに限らず、ドライエッチングなどを用いても良い。また、エッチングに限らず、レーザーや精密切削などによる加工で第１電極２０を製造することも可能である。
【００２４】
図１から図３に示すように、本実施形態によれば、第２電極（対向電極）２２は、第１電極２０と同様に構成されている。すなわち、第２電極２２は、例えば、矩形状の金属板からなる基材２３に多数の貫通孔を形成した多孔構造を有している。基材２３は、第１表面２３ａおよび、第１表面２３ａと反対側にほぼ平行に位置する第２表面２３ｂを有している。第１表面２３ａは隔膜２６に対向し、第２表面２３ｂは陰極室１８に対向する。
【００２５】
基材２３の第１表面２３ａに複数の第１孔部４４が形成され、第１表面２３ａに開口している。また、第２表面２３ｂに複数の第２孔部４６が形成され、第２表面２３ｂに開口している。隔膜２６側となる第１孔部４４の開口面積は、第２孔部４４の開口面積よりも小さく、また、孔部の数は、第１孔部４４が第２孔部４６よりも多く形成されている。第１孔部４４の深さは、第２孔部４６の深さよりも小さく形成されている。
【００２６】
複数、例えば、９個の第１孔部４４が、１つの第２孔部４６と対向して設けられ、それぞれ第２孔部４６に連通し、基材２３を貫通している。隣合う第１孔部４４間の間隔は、第２孔部４６間の間隔よりも小さく設定されている。これにより、第１表面２３ａにおける第１孔部４４の数密度は、第２表面２３ｂにおける第２孔部４６の数密度よりも充分に大きい。
【００２７】
第１電極２０の第１表面２２ａと第２電極２２の第１表面２３ａとの間に、多孔質膜２４および隔膜２６が挟持されている。連続的な多孔質膜２４は、例えば、第１電極２０とほぼ等しい寸法の矩形状に形成され、第１表面２２ａの全面と対向している。多孔質膜２４としては、不織布やクロス、ゾルーゲル法で形成されるような多孔質膜を用いることができ、種々の材質のものを用いることができる。多孔質膜には化学的に安定であること、特に塩素や次亜塩素酸や酸素に対する安定性、酸性やアルカリ性に対する耐性であり、また食品を処理する等に使う場合には高分子の場合はモノマー等が法定値以上に溶け出なことや無機物の場合には重金属イオンが法定値以上に溶け出さない必要がある。機械的には多孔質膜を裏打ち材なしで単独で用いる場合にはハンドリングしやすさが重要であり膜厚として２０〜５００μｍが好ましい。多孔質膜を電極上に直接作製する場合には薄くてもよいが、多孔質膜としての性質を出すためには５０ｎｍ以上の膜厚が好ましい。これらの多孔質膜の中では、フッ素原子もしくは塩素原子を主鎖に含む高分子膜や、ガラスクロス、不規則的な連続孔を有する無機酸化物を含有する膜であることが特に化学的に安定であり好ましい。高分子膜としてはテフロンが特に好ましい。無機酸化物中には水酸化物やアルコキシド、オキシハロゲン化物、水和物が含まれていてもよい。金属ハロゲン化物や金属アルコキシドの加水分解を経て無機酸化物を作製する場合には後処理の温度にもよるがこれらの混合物になりやすい。高分子膜やガラスクロスや無機酸化物は組み合わせてもよく例えば高分子膜やガラスクロスを無機酸化物で被覆してもよい。図１３に示すように、多孔質膜２４として平面内あるいは立体的に不規則的な孔を有する無機酸化物を含有する膜を用いる場合、多孔質膜２４によって隔膜２６を兼すねることも可能である、すなわち、隔膜２６を省略することも可能である。
【００２８】
図１４に示すように、多孔質膜２４は、孔径の異なる複数の多孔質膜２７ａ、２７ｂの積層膜を用いてもよい。この場合、隔膜２６側に位置する多孔質膜２７ｂの孔径を、第１電極２０側に位置する多孔質膜２７ａの孔径よりも大きくすることにより、イオンの移動をより容易にするとともに電極の孔による応力集中を低減することができる。これは隔膜２６側の開口が大きい方が拡散によるイオン移動が容易になるからである。電極２０を陽極に用いる場合は正電位であるので陰イオンは電極２０側の孔径が小さくても容易に電極に引き寄せられる。逆に電極２０側の孔径が大きいと生成した塩素等が多孔質膜側に拡散しやすくなってしまう。
【００２９】
多孔質膜の表面の孔径は高分解能の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いることにより測定できる。また内部の孔は断面ＳＥＭ観察により測定できる。
【００３０】
図２および図３に示すように、隔膜２６は、例えば、第１電極２０とほぼ等しい寸法の矩形状に形成され、第２電極２２の第１表面２３ａと多孔質膜２４との間に配置されている。隔膜２６は、第２電極２２の第１表面２３ａの全面と密着し、更に、多孔質膜２４と密着している。
【００３１】
第１および第２電極２０、２２間に位置する隔膜２６は、イオンおよび／もしくは液体を透過させる膜である。隔膜２６として、種々の電解質膜やナノポアを有する多孔質膜を用いることができる。電解質膜としては、高分子電解質膜、例えば、陽イオン交換固体高分子電解質膜、具体的には、カチオン交換性の膜、又はアニオン交換性の膜、或いは炭化水素系の膜を用いることができる。カチオン交換性の膜としては、ＮＡＦＩＯＮ（イーアイ デュポン社：商標）１１２，１１５，１１７、フレミオン（旭硝子株式会社：商標）、ＡＣＩＰＬＥＸ（旭化成株式会社：商標）、ゴアセレクト（ダブリュー．エル．ゴア  アンド  アソシエーツ社：商標）が挙げられる。アニオン交換性の膜としては、株式会社トクヤマ製のＡ２０１等が挙げられる。ナノポアを有する多孔質膜としては多孔質ガラス、多高質アルミナ、多孔質チタニア、多孔質ゼオライト、多孔質ジルコニア等の多孔質セラミックス、多孔質ポリエチレン、多孔質プロピレン、多孔質テフロン、多孔質ポリイミド等の多孔質ポリマー等がある。
【００３２】
上記のように構成された第１電極２０と第２電極２２との間に多孔質膜２４および隔膜２６を挟んだ状態で、これらをプレスすることにより、第１電極２０と多孔質膜２４が接するとともに、隔膜２６が多孔質膜２４および第２電極２２と接することにより電極ユニット１２が得られる。
【００３３】
図１で示したように、電極ユニット１２は、電解槽１１内に配設され、隔壁１４に取付けられている。隔壁１４と電極ユニット１２とにより、電解槽１１内を陽極室１６と陰極室１８に仕切っている。これにより、電極ユニット１２は、これを構成する各部材の接する方向が、例えば、水平方向となるように、電解槽１１内に配設されている。電極ユニット１２の陽極２０は、陽極室１６に臨んで配置され、陰極２２は、陰極室１８に臨んで配置されている。
【００３４】
電解装置１０において、電源３０の両極は第１電極２０と第２電極２２に電気的に接続されている。電源３０は、制御装置３６による制御の下、電極ユニット１２に電圧を印加する。電圧計３４は、第１電極２０と第２電極２２に電気的に接続され、電極ユニット１２に印加される電圧を検出する。その検出情報は、制御装置３５に供給される。電流計３２は、電極ユニット１２の電圧印加回路に接続され、電極ユニット１２を流れる電流を検出する。その検出情報は制御装置３６に供給される。制御装置３６は、メモリに記憶されたプログラムに従い、前記検出情報に応じて、電源３０による電極ユニット１２に対する電圧の印加もしくは負荷を制御する。電解装置１０は、陽極室１６および陰極室１８に反応対象物質が供給された状態で、第１電極２０と第２電極２２との間に電圧を印加あるいは負荷して、電解のための電気化学反応を進行させる。本実施形態の電解装置１０は、塩化物イオンを含む電解質を電解することが好ましい。
【００３５】
以上のように構成された電解装置および電極ユニットによれば、第１電極２０において、多孔質膜２４側の第１表面２２ａに形成された第１孔部４０の径（開口面積）を第２孔部４２の径（開口面積）よりも小さくし、孔部の数密度を大きくすることにより、第１電極２０側から多孔質膜２４に作用する応力集中を低減することができる。多孔質膜２４を連続的な膜として、第１電極２０の第１表面２２ａ全面に当接させることにより、第１電極２０の孔部を多孔質膜２４で覆い、第１電極２０と隔膜２６との距離を全面に亘って均等に保ちやすくすることができる。すなわち、多孔質膜２４の膜厚に分布が生じることを防止し、多孔質膜２４の膜厚を均一に維持することが可能となる。これにより、電解反応にむらなく均一に生じさせ、電解装置の反応効率向上および電解質膜の劣化防止を図ることができる。
【００３６】
また、第１電極２０の第１孔部４０を電極の第１表面側が広くなるようなテーパー形状あるいは湾曲面形状とすることにより、第１孔部４０と多孔質膜２４との接触角が鈍角となり、第１電極２０側から多孔質膜２４への応力集中を更に低減することができる。なお、第１電極２０の多孔質膜２４側の第１表面２２ａは、凹部を除いては略平坦であることが好ましい。凹部とは前述した第１孔部であっても、あるいは、後述する凹所であってもよい。
【００３７】
第１電極２０の第２表面２２ｂに形成された第２孔部４２の開口面積を大きくし、かつ、数密度を低くすることにより、第２孔部４２間の線状部の幅Ｗ２を充分に太くすることができる。これにより、第１電極２０の機械的強度を高く維持するとともに、電気抵抗の低減を図ることができる。  
以上のことから、第１の実施形態によれば、反応効率が高く、長寿命の電極ユニットおよび電解装置が得られる。  
なお、第１の実施形態において、第２電極２２は、径の異なる第１孔部と第２孔部とを有する電極に限定されることなく、貫通孔を持たない平板状の電極としてもよい。あるいは、電極基材に、第１表面および第２表面で同一径の貫通孔を形成した電極としてもよい。第２電極２２と隔膜２６とは、互いに接触していてもよいし、あるいは、別の構成物が間に挿入されていてもよい。
【００３８】
次に、他の実施形態に係る電解装置および電極ユニットについて説明する。なお、以下に説明する他の実施形態において、前述した第１の実施形態と同一の部分には、同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略し、第１の実施形態と異なる部分を中心に詳しく説明する。
【００３９】
（第２の実施形態）  
図５は、第２の実施形態に係る電解装置の電極ユニットを示す断面図、図６は、電極を示す斜視図である。  
第２の実施形態によれば、電極ユニット１２において、第１電極２０の第１表面２２ａは平坦に形成され、この第１表面２２ａに、前述した複数の第１孔部４０が形成され、これらの第１孔部４０は基材２１を貫通している。第１電極２０は、第１表面２２ａに形成された複数の凹部５４、すなわち、基材２１を貫通していない凹みを有している。凹部５４は、例えば、複数の第１孔部４０間を延びる連続した溝により形成されている。あるいは、凹部５４は、多数の独立したドット状の凹部としてもよい。  
多孔質膜２４は、第１電極２０の第１表面２２ａに密着して設けられている。多孔質膜２４は、第１孔部４０および凹部５４に対向し、これらを塞いでいる。
【００４０】
第１電極２０の第１表面２２ａは、第１孔部４０および凹部５４を除いては平坦であることが好ましい。凹部５４を設けることにより、電極面積を増大させることができるとともに、生成するガスを抜くための流路とすることができる。第１電極２０の第１表面２２ａを、凹部５４を除いては略平坦にすることにより、多孔質膜２４への応力集中をさらに低減することができる。多孔質膜２４の膜厚によっても変化するが、第１表面２２ａの平坦性、平均粗さは、多孔質膜２４の平均膜厚の１０％以下が好ましく、５％以下とするとより好ましい。２％以下がさらに好ましい。平均粗さは、断面ＳＥＭ観察により調べることができる。  
なお、第１電極２０のみに限らず、第２電極２２の第１表面２３ａに、複数の凹部を設けても良い。
【００４１】
（第３の実施形態）  
図７は、第３の実施形態に係る電解装置の電極ユニットを示す断面図である。第３の実施形態では、第１電極２０の表面の少なくとも一部に、液体を透過させない電気的な絶縁膜５６を形成している。第１電極２０において、隔膜２６側で多孔質膜２４と広く接している第１表面２２ａでは、反応により発生する塩素等のガスが排出され難いため、この発生ガスにより隔膜２６が劣化しやすい。そのため、第１表面２２ａの内、第１孔部４０が形成されていない領域を絶縁膜５６で覆うことにより、これらの領域での反応ガスの発生を抑制し、隔膜２６の劣化を防止することができる。本実施形態では、第１電極２０の幅広の線状部（幅Ｗ２）の両表面上に絶縁膜５６を設けている。
【００４２】
ただし、絶縁膜５６を設けることにより第１電極２０の反応面積が少なくなる。そのため、発生ガスが抜けやすい部分で、第１電極２０の十分な反応が起こるようにすることが望ましい。また、隔膜２６と反対側に位置する第１電極２０の第２表面２２ｂにも電気的な絶縁膜５７で覆ってもよい。このような電極ユニット１２を３室型の電解槽で用いた場合、第２表面２２ｂ側での複反応を低減することができる。なお、絶縁膜の一部は、電極の断面方向にはみ出してもよい。
【００４３】
（第４の実施形態）  
図８は、第４の実施形態に係る電解装置の電極ユニットの電極を示す斜視図である。第４の実施形態では、第１電極２０において、電極の中心部に形成された第１孔部４０間の間隔Ｗ３は、電極の周縁部に形成されている第１孔部４０間の間隔Ｗ１よりも大きく設定されている。これにより、第１電極２０の中心部の開口率（開口も含めた電極面積に対する開口面積の割合）は、第１電極２０の周縁部における開口率より小さくなる。そのため、第１電極２０の中心部の方が周辺部よりも電気抵抗を小さくすることができ、電極の周辺部から電極に給電する場合でも、電極中心部での電圧上昇を低減することができる。第１電極２０の中央部に形成された第１孔部４０の開口面積は、図８で示すように、周囲に設けられている第１孔部４０の開口面積より小さくするか、もしくは数を減らすことにより開口率を小さくすることができる。
【００４４】
（第５の実施形態）  
図９は、第５の実施形態に係る電解装置を示す断面図である。第５の実施形態では、電解装置１０の電解槽１１は、単一の電解室１７を有する１室型の電解槽として構成されている。電極ユニット１２は、電解室１７内に配置されている。電解室１７には、外部から電解液を供給、排出するための配管やポンプ等が接続されていてもよい。
【００４５】
１室型の電解槽１１において、電極ユニット１２の第２電極（対向電極）２２は、第１電極２０と同様に、多孔構造に形成されていることが好ましい。多孔構造とすることにより、電極面積を大きくすることができる。
【００４６】
（第６の実施形態）  
図１０は、第６の実施形態に係る電解装置を示す断面図、図１１は、電解装置における電極ユニットを示す断面図である。  
図１０に示すように、電解装置１０は、電極ユニット１２を有する３室型の電解槽１１を備えている。電解槽１１は、偏平な矩形箱状に形成され、その内部の電解室は、隔壁１４および電極ユニット１２により、陽極室１６と陰極室１８と、電極間に形成された中間室１９との３室に仕切られている。
【００４７】
電極ユニット１２は、陽極室１６内に位置する第１電極（陽極）２０と、陰極室１８内に位置する第２電極（対向電極、陰極）２２と、第１および第２電極間に設けられた２つの隔膜２６ａ、２６ｂと、第１電極２２と隔膜２６ａとの間に挟まれた多孔質膜２４ａと、第２電極２２と隔膜２６ｂとの間に挟まれた多孔質膜２４ｂと、を有している。隔膜２６ａ、２６ｂは、隙間をおいて互いに平行に対向し、これらの隔膜２６ａ、２６ｂ間に、電解液を保持する中間室（電解液室）１９を形成している。中間室１９内に、電解液を保持する保持体２５を設けても良い。第１電極２０および第２電極２２は、絶縁性を有する複数のブリッジ６０により、互いに連結してもよい。
【００４８】
電解装置１０は、電極ユニット１２の第１および第２電極２０、２２に電圧を印加するための電源３０、電流計３２、電圧計３４、およびこれらを制御する制御装置３６を備えている。陽極室１６、陰極室１８には液体の流路を設けても良い。陽極室１６、陰極室１８には、外部から液体を供給、排出するための配管やポンプ等を接続してもよい。また、場合により、電極ユニット１２と陽極室１６あるいは陰極室１８との間に多孔質のスペーサーを設けてもよい。
【００４９】
図１０および図１１に示すように、電極ユニット１２において、第１電極２０および第２電極２２は、前述した第１の実施形態と同様の多孔構造に構成されている。連続的な多孔質膜２４ａは、例えば、第１電極２０とほぼ等しい寸法の矩形状に形成され、第１表面２２ａの全面と対向している。連続的な多孔質膜２４ｂは、第２電極２２とほぼ等しい寸法の矩形状に形成され、第１表面２３ａの全面と対向している。これらの多孔質膜２４ａ、２４ｂとしては、不織布やクロス、ゾルーゲル法で形成されるような多孔質膜を用いることができ、種々の材質のものを用いることができる。これらの多孔質膜の中では、フッ素原子もしくは塩素原子を主鎖に含む高分子膜や、ガラスクロス、不規則的な連続孔を有する無機酸化物を含有する膜であることが化学的に安定であり好ましい。多孔質膜２４ａ、２４ｂは、不規則的な孔を有する無機酸化物を含有する膜であれば、隔膜２６ａ、２６ｂを兼ねることも可能である。多孔質膜２４ａ、２４ｂは、孔径の異なる複数の多孔質膜の積層膜を用いてもよい。
【００５０】
隔膜２６ａは、例えば、第１電極２０とほぼ等しい寸法の矩形状に形成され、第１電極２０の第１表面２２ａと対向している。第１電極２０の第１表面２２ａと隔膜２６ａとの間に多孔質膜２４ａが挟持され、第１電極２０および隔膜２６ａに密着している。
【００５１】
隔膜２６ｂは、例えば、第２電極２２とほぼ等しい寸法の矩形状に形成され、第２電極２２の第１表面２３ａと対向している。第２電極２２の第１表面２３ａと隔膜２６ｂとの間に多孔質膜２４ｂが挟持され、第２電極２２および隔膜２６ｂに密着している。
【００５２】
隔膜２６ａ、２６ｂは、イオンおよび／もしくは液体を透過させる膜である。隔膜２６ａ、２６ｂとして、前述の第１の実施形態で説明した、種々の電解質膜やナノポアを有する多孔質膜を用いることができる。
【００５３】
以上のように構成された第６の実施形態においても、前述した第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができ、反応効率が高く、長寿命の電極ユニットおよび電解装置が得られる。
【００５４】
次に、種々の実施例および比較例について説明する。  
（実施例１）  
電極基材２１は、板厚Ｔ１が０．５ｍｍの平坦なチタン板を用い、このチタン板を図４で示したエッチングすることにより、電極を作製する。電極の内、小径の第１孔部４０を含んだ領域の厚み（第１孔部の深さ）Ｔ２は０．１５ｍｍ、大径の第２孔部４２を含んだ領域の厚み（第２孔部の深さ）Ｔ３は０．３５ｍｍである。第１孔部４０は正方形とし、正方形の頂点は丸まっているが直線部を外挿して得られる正方形の一辺Ｒ１は０．５７ｍｍ、第２孔部４２は正方形とし、その一辺Ｒ２は２ｍｍである。隣合う第１孔部４０間に形成される線状部の幅Ｗ１は０．１ｍｍ、隣合う第２孔部４２間に形成される幅広の線状部の幅Ｗ２は１．０ｍｍである。
【００５５】
予め、電極基材２１を１０ｗｔ％シュウ酸水溶液中で１時間、８０℃で処理する。塩化イリジウム（ＩｒＣｌ3・ｎＨ2Ｏ）に１−ブタノールを０．２５Ｍ（Ｉｒ）になるように加えて調整し、電極基材２１の第１孔部４０が形成された面（第１表面）に塗布した後、乾燥と焼成をする。この場合、乾燥は８０℃で１０分間行ない、焼成は４５０℃で１０分間行なう。こうした塗布、乾燥、焼成を５回繰り返した電極基材を、反応電極面積が３ｃｍ×４ｃｍの大きさに切り出して、第１電極（陽極）２０とする。第１電極２０の凹部を除いた平坦部の平均粗さはＡＦＭの測定から１μｍである。  
また、上述した電極基材の第１孔部が形成された第１表面に白金をスパッタすることにより、第２電極（対向電極、陰極）２２を作製する。
【００５６】
得られた第１および第２電極を用いて、図１１に示す電極ユニット１２を作製する。隔膜２６ａとして陰イオン交換膜であるトクヤマ製のＡ２０１を用い、隔膜２６ｂとしてＮＡＦＩＯＮ（商標）１１７を用いる。多孔質膜２４ａ、２４ｂとしてガラスクロス（膜厚７５μｍ）を用いる。電解液を保持する保持体２５として、厚さ５ｍｍの多孔質ポリスチレンを中間室（電解液室）１９に設けている。これら第１および第２電極、多孔質膜、隔壁、多孔質ポリスチレンをシリコーンシール剤およびネジを用いて重ね合わせて固定し、電極ユニット１２とする。この電極ユニット１２を用いて、図１０に示す電解槽１１および電解装置１０を作製する。
【００５７】
電解槽１１の陽極室１６および陰極室１８は、それぞれストレート流路が形成された塩化ビニル製の容器で形成している。制御装置３６、電源３０、電圧計３４、電流計３２を設置する。陽極室１６および陰極室１８に水を供給するための配管とポンプを電解槽１１に接続し、電極ユニット１２の保持体（多孔質ポリスチレン）２５に飽和食塩水を循環供給するための飽和食塩水タンクと配管、ポンプを電極ユニットに接続している。
【００５８】
電解装置１０を用いて、電圧５Ｖ、電流１．５Ａで電解を行い、陽極２０側では次亜塩素酸水を、陰極２２側では水酸化ナトリウム水を生成する。１０００時間の連続運転後でも、電圧上昇や生成物濃度の変化はほとんど見られず、安定した電解処理を実行することができる。
【００５９】
（実施例２）  
エッチング時のマスクを変え、３ｘ４ｃｍの電極基材の中央部１ｘ１．４ｃｍにおける第１孔部４０は正方形とし、その一辺Ｒ１は０．７ｍｍ、線状部の幅Ｗ１が０．２ｍｍとなるように第１電極２０を作製する。第２孔部４２は正方形として、その一辺は２ｍｍである。中央部の第２孔部には第１孔部が２ｘ２個含まれる。他の構成は実施例１と同様にして、電極ユニット１２および電解装置１０を作製する。
【００６０】
この電解装置１０を用いて、電圧４．８Ｖ、電流１．５Ａで電解を行い、陽極２０側では次亜塩素酸水を、陰極２２側では水酸化ナトリウム水を生成する。１０００時間の連続運転後でも、電圧上昇や生成物濃度の変化はほとんど見られず、安定した電解処理を実行することができる。
【００６１】
（実施例３）  
多孔質膜として、ガラスクロスの代わりに、ポリ塩化ビニリデン製の不織布を用いる。他の構成は実施例１に同様として、電極ユニット１２および電解装置１０を作製する。
【００６２】
この電解装置１０を用いて、電圧５．１Ｖ、電流１．５Ａで電解を行い、陽極２０側では次亜塩素酸水を、陰極２２側では水酸化ナトリウム水を生成する。１０００時間の連続運転後でも、電圧上昇や生成物濃度の変化はほとんど見られず、安定した電解処理を実行することができる。
【００６３】
（実施例４）  
多孔質膜として、ガラスクロスの代わりに、不規則な孔を有する多孔質の酸化チタン膜を用いる。他の構成は実施例１と同様として、電極ユニット１２および電解装置１０を作製する。
【００６４】
この電解装置１０を用いて、電圧５．２Ｖ、電流１．５Ａで電解を行い、陽極２０側では次亜塩素酸水を、陰極２２側では水酸化ナトリウム水を生成する。１０００時間の連続運転後でも、電圧上昇や生成物濃度の変化はほとんど見られず、安定した電解処理を実行することができる。
【００６５】
（実施例５）  
多孔質膜として、ガラスクロスの代わりに、テフロン製の不織布を用いる。他の構成は実施例１に同様として、電極ユニット１２および電解装置１０を作製する。
【００６６】
この電解装置１０を用いて、電圧５．０Ｖ、電流１．５Ａで電解を行い、陽極２０側では次亜塩素酸水を、陰極２２側では水酸化ナトリウム水を生成する。１０００時間の連続運転後でも、電圧上昇や生成物濃度の変化はほとんど見られず、安定した電解処理を実行することができる。
【００６７】
（実施例６）  
実施例１と同様にして作製する第１電極２０の広幅の線状部（幅Ｗ２）に、スクリーン印刷法を用いて電気絶縁性のポリ塩化ビニルを選択的に塗布し、絶縁膜を形成する他の構成は実施例１と同様にして、電極ユニット１２および電解装置１０を作製する。
【００６８】
この電解装置１０を用いて、電圧５．３Ｖ、電流１．５Ａで電解を行い、陽極２０側では次亜塩素酸水を、陰極２２側では水酸化ナトリウム水を生成する。１０００時間の連続運転後でも、電圧上昇や生成物濃度の変化はほとんど見られず、安定した電解処理を実行することができる。
【００６９】
（実施例７）  
実施例１と同様にして多孔構造の第２電極（対向電極）２２を作製する。隔膜２６として多孔質ガラス膜（膜厚５０μｍ）を用いる。多孔質膜２４としてガラスクロス（膜厚７５μｍ）を用いる。これらをシリコーンシール剤およびネジを用いて重ね合わせ電極ユニット１２を作製する。
【００７０】
この電極ユニット１２を用いて図９に示した１室型の電解槽１１および電解装置１０を作製する。制御装置３６、電源３０、電圧計３４、電流計３２を設置し、電解室１７に食塩水を給するための配管とポンプを設置する。電解装置１０を用いて、電圧４．３Ｖ、電流１．５Ａで電解を行い、次亜塩素酸ナトリウム水を生成する。１０００時間の連続運転後でも、電圧上昇や生成物濃度の変化はほとんど見られず、安定した電解処理を実行することができる。
【００７１】
（実施例８）  
多孔質膜として、ガラスクロスの代わりに、酸化チタンを含有した膜をコートしたポリフェニレンスルフィド多孔質膜を用いる。隔膜２６ａおよび２６ｂとして上記酸化チタンを含有した膜をコートしたポリフェニレンスルフィド膜を兼ねさせる。他の構成は実施例１に同様として、電極ユニット１２および電解装置１０を作製する。
【００７２】
この電解装置１０を用いて、電圧４．８Ｖ、電流１．５Ａで電解を行い、陽極２０側では次亜塩素酸水を、陰極２２側では水酸化ナトリウム水を生成する。２０００時間の連続運転後でも、電圧上昇や生成物濃度の変化はほとんど見られず、安定した電解処理を実行することができる。
【００７３】
（実施例９）  
多孔質膜として、酸化チタンを含有した膜をコートしたポリフェニレンスルフィド多孔質膜を用いる代わりに酸化チタンを含有する膜をコートしたガラス製の不織布（ろ紙）を用いる。他の構成は実施例８に同様として、電極ユニット１２および電解装置１０を作製する。
【００７４】
この電解装置１０を用いて、電圧４．７Ｖ、電流１．５Ａで電解を行い、陽極２０側では次亜塩素酸水を、陰極２２側では水酸化ナトリウム水を生成する。２０００時間の連続運転後でも、電圧上昇や生成物濃度の変化はほとんど見られず、安定した電解処理を実行することができる。
【００７５】
（実施例１０）  
多孔質膜として、酸化チタンを含有した膜をコートしたポリフェニレンスルフィド多孔質膜を用いる代わりに酸化ジルコニウムを含有する膜をコートしたガラス製の不織布（ろ紙）を用いる。他の構成は実施例８と同様として、電極ユニット１２および電解装置１０を作製する。
【００７６】
この電解装置１０を用いて、電圧４．８Ｖ、電流１．５Ａで電解を行い、陽極２０側では次亜塩素酸水を、陰極２２側では水酸化ナトリウム水を生成する。２０００時間の連続運転後でも、電圧上昇や生成物濃度の変化はほとんど見られず、安定した電解処理を実行することができる。
【００７７】
（実施例１１）  
多孔質膜として、酸化チタンを含有した膜をコートしたポリフェニレンスルフィド多孔質膜を用いる代わりに、その多孔質膜の電極側表面に、酸化ジルコニウムを含有したより緻密な膜をさらにコートした膜を用いることを除いては実施例８と同様にして、電極ユニット１２および電解装置１０を作製する。
【００７８】
この電解装置１０を用いて、電圧４．９Ｖ、電流１．５Ｖで電解を行い、陽極２０側では次亜塩素酸水を、陰極２２側では水酸化ナトリウム水を生成する。２０００時間の連続運転でも、電圧上昇や生成物の変化はほとんど見られず、安定した電解処理をすることができる。
【００７９】
（実施例１２）  
多孔質膜として、酸化チタンを含有した膜をコートしたポリフェニレンスルフィド多孔質膜を用いる代わりに、酸化ジルコニウムを含有した膜をコートしたテフロン多孔質膜をコートした膜を用いることを除いては実施例８と同様にして、電極ユニット１２および電解装置１０を作製する。
【００８０】
この電解装置１０を用いて、電圧４．９Ｖ、電流１．５Ｖで電解を行い、陽極２０側では次亜塩素酸水を、陰極２２側では水酸化ナトリウム水を生成する。２５００時間の連続運転でも、電圧上昇や生成物の変化はほとんど見られず、安定した電解処理をすることができる。
【００８１】
（実施例１３）  
電極基材２１は、板厚Ｔ１が０．５ｍｍの平坦なチタン板を用い、このチタン板を図４で示したエッチングすることにより、電極を作製する。電極の内、小径の第１孔部４０を含んだ領域の厚み（第１孔部の深さ）Ｔ２は０．１５ｍｍ、大径の第２孔部４２を含んだ領域の厚み（第２孔部の深さ）Ｔ３は０．３５ｍｍである。第１孔部４０はひし形とし、長い対角線を０．６９ｍｍ、短い対角線を０．４ｍｍとする。第２孔部４２はひし形とし、長い対角線を６．１ｍｍ、短い対角線を３．５ｍｍとする。隣合う第１孔部４０間に形成される線状部の幅Ｗ１は０．１５ｍｍ、隣合う第２孔部４２間に形成される幅広の線状部の幅Ｗ２は１ｍｍである。他の構成は実施例１と同様にして、電極ユニット１２および電解装置１０を作製する。
【００８２】
この電解装置１０を用いて、電圧５．３Ｖ、電流１．５Ａで電解を行い、陽極２０側では次亜塩素酸水を、陰極２２側では水酸化ナトリウム水を生成する。１０００時間の連続運転後でも、電圧上昇や生成物濃度の変化はほとんど見られず、安定した電解処理を実行することができる。
【００８３】
（実施例１４）  
電極基材２１は、板厚Ｔ１が０．５ｍｍの平坦なチタン板を用い、このチタン板を図４で示したエッチングすることにより、電極を作製する。電極の内、小径の第１孔部４０を含んだ領域の厚み（第１孔部の深さ）Ｔ２は０．１５ｍｍ、大径の第２孔部４２を含んだ領域の厚み（第２孔部の深さ）Ｔ３は０．３５ｍｍである。第１孔部４０は正方形とし、その一辺Ｒ１は０．５７ｍｍ、第２孔部４２は長方形とし、その長辺は４０ｍｍ、短辺は４ｍｍである。隣合う第１孔部４０間に形成される線状部の幅Ｗ１は０．１ｍｍ、隣合う第２孔部４２間に形成される幅広の線状部の幅Ｗ２は１．０ｍｍである。他の構成は実施例１と同様にして、電極ユニット１２および電解装置１０を作製する。
【００８４】
この電解装置１０を用いて、電圧５．８Ｖ、電流１．５Ａで電解を行い、陽極２０側では次亜塩素酸水を、陰極２２側では水酸化ナトリウム水を生成する。１０００時間の連続運転後でも、電圧上昇や生成物濃度の変化はほとんど見られず、安定した電解処理を実行することができる。
【００８５】
（比較例１）  
連続的な多孔質膜を用いないことを除いては、実施例１と同様にして電解装置を作製する。この電解装置を用いて、電圧５Ｖ、電流１．５Ａで電解を行い、陽極側では次亜塩素酸水を、陰極側では水酸化ナトリウム水を生成する。１０００時間の連続運転後では、電圧の大幅上昇や生成物濃度の低下が見られ、長期安定性に欠ける。
【００８６】
（比較例２）  
エッチングで電極を作製する代わりに、電極基材に径１ｍｍの貫通孔をパンチングで形成し、実施例１の電極と同じ開口率にした電極を用いる。他の構成は実施例１に同様として、電極ユニットおよび電解装置を作製する。
【００８７】
この電解装置を用いて、電圧５．２Ｖ、電流１．５Ａで電解を行い、陽極側では次亜塩素酸水を、陰極側では水酸化ナトリウム水を生成する。１０００時間の連続運転後では、電圧の大幅上昇や生成物濃度の低下が見られ、長期安定性に欠ける。
【００８８】
本発明は上述した実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。  
例えば、第１電極および第２電極は、矩形状に限定されることなく、他の種々の形状を選択可能である。第１電極の第１孔部および第２孔部は、正方形に限定されることなく、長方形、ひし形、円形、楕円形等、他の種々の形状としてもよい。各構成部材の材料は、前述した実施形態および実施例に限定されるものではなく、他の材料を適宜選択可能である。電極装置の電解槽は、１〜３室型の電解槽に限定されることなく、電極を用いた電解槽全般に適用することができる。電解質や生成物も塩や次亜塩素酸に限るものではなく、様々な電解質や生成物に展開してもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【手続補正書】
【提出日】平成28年3月3日(2016.3.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１表面と、この第１表面と反対側に位置する第２表面と、前記第１表面に開口する複数の第１孔部と、前記第２表面に開口しているとともに、前記第１孔部よりも開口面積の大きい複数の第２孔部と、を有し、１つの前記第２孔部に複数の前記第１孔部が連通している第１電極と、
前記第１電極の第１表面に対向して設けられた第２電極と、
前記第１電極と第２電極との間に配置され、前記第１電極の前記第１表面を覆う連続的な多孔質膜と、を備え、
前記第１孔部の単位面積当たりの数密度は、前記第２孔部の単位面積当りの数密度よりも大きい電極ユニット。
【請求項２】
第１表面と、この第１表面と反対側に位置する第２表面と、前記第１表面に開口する複数の第１孔部と、前記第２表面に開口しているとともに、前記第１孔部よりも開口面積の大きい複数の第２孔部と、を有し、１つの前記第２孔部に複数の前記第１孔部が連通している第１電極と、
前記第１電極の第１表面に対向して設けられた第２電極と、
前記第１電極と第２電極との間に配置され、前記第１電極の前記第１表面を覆う連続的な多孔質膜と、を備え、
前記第１電極の前記第１表面および第２表面に触媒層が形成され、触媒層の単位面積当たりの量は、前記第１表面と第２表面とで異なる電極ユニット。
【請求項３】
第１表面と、この第１表面と反対側に位置する第２表面と、前記第１表面に開口する複数の第１孔部と、前記第２表面に開口しているとともに、前記第１孔部よりも開口面積の大きい複数の第２孔部と、を有し、１つの前記第２孔部に複数の前記第１孔部が連通している第１電極と、
前記第１電極の第１表面に対向して設けられた第２電極と、
前記第１電極と第２電極との間に配置され、前記第１電極の前記第１表面を覆う連続的な多孔質膜と、を備え、
前記第１孔部は、前記第１表面側が広くなるテーパー面状あるいは湾曲面状により形成されている電極ユニット。
【請求項４】
第１表面と、この第１表面と反対側に位置する第２表面と、前記第１表面に開口する複数の第１孔部と、前記第２表面に開口しているとともに、前記第１孔部よりも開口面積の大きい複数の第２孔部と、を有し、１つの前記第２孔部に複数の前記第１孔部が連通している第１電極と、
前記第１電極の第１表面に対向して設けられた第２電極と、
前記第１電極と第２電極との間に配置され、前記第１電極の前記第１表面を覆う連続的な多孔質膜と、を備え、
前記第１電極は、前記第１表面に形成された凹部を有し、前記第１表面は、前記第１孔部および凹部を除いて、平坦に形成されている電極ユニット。
【請求項５】
第１表面と、この第１表面と反対側に位置する第２表面と、前記第１表面に開口する複数の第１孔部と、前記第２表面に開口しているとともに、前記第１孔部よりも開口面積の大きい複数の第２孔部と、を有し、１つの前記第２孔部に複数の前記第１孔部が連通している第１電極と、
前記第１電極の第１表面に対向して設けられた第２電極と、
前記第１電極と第２電極との間に配置され、前記第１電極の前記第１表面を覆う連続的な多孔質膜と、を備え、
前記第１電極の前記第１表面は平坦部を有し、前記平坦部の平均粗さが多孔質膜の平均膜厚の１０％以下である電極ユニット。
【請求項６】
第１表面と、この第１表面と反対側に位置する第２表面と、前記第１表面に開口する複数の第１孔部と、前記第２表面に開口しているとともに、前記第１孔部よりも開口面積の大きい複数の第２孔部と、を有し、１つの前記第２孔部に複数の前記第１孔部が連通している第１電極と、
前記第１電極の第１表面に対向して設けられた第２電極と、
前記第１電極と第２電極との間に配置され、前記第１電極の前記第１表面を覆う連続的な多孔質膜と、を備え、
前記第１電極は、前記第１電極の中心部に位置する第１孔部の開口率が、前記第１電極の周縁部に位置する第１孔部の開口率よりも小さい電極ユニット。
【請求項７】
第１表面と、この第１表面と反対側に位置する第２表面と、前記第１表面に開口する複数の第１孔部と、前記第２表面に開口しているとともに、前記第１孔部よりも開口面積の大きい複数の第２孔部と、を有し、１つの前記第２孔部に複数の前記第１孔部が連通している第１電極と、
前記第１電極の第１表面に対向して設けられた第２電極と、
前記第１電極と第２電極との間に配置され、前記第１電極の前記第１表面を覆う連続的な多孔質膜と、を備え、
前記第１電極の前記第１表面の少なくとも一部に、液体を透過させない電気絶縁性を有する絶縁膜が形成されている電極ユニット。
【請求項８】
第１表面と、この第１表面と反対側に位置する第２表面と、前記第１表面に開口する複数の第１孔部と、前記第２表面に開口しているとともに、前記第１孔部よりも開口面積の大きい複数の第２孔部と、を有し、１つの前記第２孔部に複数の前記第１孔部が連通している第１電極と、
前記第１電極の第１表面に対向して設けられた第２電極と、
前記第１電極と第２電極との間に配置され、前記第１電極の前記第１表面を覆う連続的な多孔質膜と、を備え、
前記多孔質膜は、ガラスクロスである電極ユニット。
【請求項９】
第１表面と、この第１表面と反対側に位置する第２表面と、前記第１表面に開口する複数の第１孔部と、前記第２表面に開口しているとともに、前記第１孔部よりも開口面積の大きい複数の第２孔部と、を有し、１つの前記第２孔部に複数の前記第１孔部が連通している第１電極と、
前記第１電極の第１表面に対向して設けられた第２電極と、
前記第１電極と第２電極との間に配置され、前記第１電極の前記第１表面を覆う連続的な多孔質膜と、を備え、
前記多孔質膜は、面内および立体的に不規則的な孔を有する無機酸化物を含有する膜である電極ユニット。
【請求項１０】
第１表面と、この第１表面と反対側に位置する第２表面と、前記第１表面に開口する複数の第１孔部と、前記第２表面に開口しているとともに、前記第１孔部よりも開口面積の大きい複数の第２孔部と、を有し、１つの前記第２孔部に複数の前記第１孔部が連通している第１電極と、
前記第１電極の第１表面に対向して設けられた第２電極と、
前記第１電極と第２電極との間に配置され、前記第１電極の前記第１表面を覆う連続的な多孔質膜と、を備え、
前記多孔質膜は、孔径の異なる複数の多孔質膜を積層した積層膜である電極ユニット。
【請求項１１】
第１表面と、この第１表面と反対側に位置する第２表面と、前記第１表面に開口する複数の第１孔部と、前記第２表面に開口しているとともに、前記第１孔部よりも開口面積の大きい複数の第２孔部と、を有し、１つの前記第２孔部に複数の前記第１孔部が連通している第１電極と、
前記第１電極の第１表面に対向して設けられた第２電極と、
前記第１電極と第２電極との間に配置され、前記第１電極の前記第１表面を覆う連続的な多孔質膜と、
前記第１電極の前記第１表面と前記第２電極との間に設けられ、イオンおよび液体の少なくとも一方を透過する隔膜と、を備え、
前記多孔質膜は、前記第１電極の第１表面と前記隔膜との間に挟持されている電極ユニット。
【請求項１２】
第１表面と、この第１表面と反対側に位置する第２表面と、前記第１表面に開口する複数の第１孔部と、前記第２表面に開口しているとともに、前記第１孔部よりも開口面積の大きい複数の第２孔部と、を有し、１つの前記第２孔部に複数の前記第１孔部が連通している第１電極と、
前記第１電極の第１表面に対向して設けられた第２電極と、
前記第１電極と第２電極との間に配置され、前記第１電極の前記第１表面を覆う連続的な多孔質膜と、
前記第１電極と第２電極との間に互いに対向して配置された２つの隔膜と、
前記２つの隔膜間に位置し、電解液を保持する電解液保持構造部と、
を備えている電極ユニット。
【請求項１３】
前記第１孔部の単位面積当たりの数密度は、前記第２孔部の単位面積当りの数密度よりも大きい請求項２から１２のいずれか１項に記載の電極ユニット。
【請求項１４】
前記第１電極の前記第１表面および第２表面に触媒層が形成され、触媒層の単位面積当たりの量は、前記第１表面と第２表面とで異なる請求項１、３から１２のいずれか１項に記載の電極ユニット。
【請求項１５】
前記第１孔部は、前記第１表面側が広くなるテーパー面状あるいは湾曲面状により形成されている請求項１、２、４から１２のいずれか１項に記載の電極ユニット。
【請求項１６】
前記第１電極は、前記第１表面に形成された凹部を有し、前記第１表面は、前記第１孔部および凹部を除いて、平坦に形成されている請求項１から３、５から１２のいずれか１項に記載の電極ユニット。
【請求項１７】
前記第１電極の前記第１表面は平坦部を有し、前記平坦部の平均粗さが多孔質膜の平均膜厚の１０％以下である請求項１から４、６から１２のいずれか１項に記載の電極ユニット。
【請求項１８】
前記第１電極は、前記第１電極の中心部に位置する第１孔部の開口率が、前記第１電極の周縁部に位置する第１孔部の開口率よりも小さい請求項１から５、７から１２のいずれか１項に記載の電極ユニット。
【請求項１９】
前記第１電極の前記第１表面の少なくとも一部に、液体を透過させない電気絶縁性を有する絶縁膜が形成されている請求項１から６、８から１２のいずれか１項に記載の電極ユニット。
【請求項２０】
前記多孔質膜は、ガラスクロスである請求項１から７、９から１２のいずれか１項に記載の電極ユニット。
【請求項２１】
前記多孔質膜は、面内および立体的に不規則的な孔を有する無機酸化物を含有する膜である請求項１から８、１０から１２のいずれか１項に記載の電極ユニット。
【請求項２２】
前記多孔質膜は、孔径の異なる複数の多孔質膜を積層した積層膜である請求項１から９、１１、１２のいずれか１項に記載の電極ユニット。
【請求項２３】
前記第１電極の前記第１表面と前記第２電極との間に設けられ、イオンおよび液体の少なくとも一方を透過する隔膜を更に備え、前記多孔質膜は、前記第１電極の第１表面と前記隔膜との間に挟持されている請求項１から１０、１２のいずれか１項に記載の電極ユニット。
【請求項２４】
前記第１電極と第２電極との間に互いに対向して配置された２つの隔膜と、前記２つの隔膜間に位置し、電解液を保持する電解液保持構造部と、を備えている請求項１から１１のいずれか１項に記載の電極ユニット。
【請求項２５】
前記第１孔部の前記第１表面の開口面積が０．０１〜４ｍｍ２である請求項１から２４のいずれか１項に記載の電極ユニット。
【請求項２６】
前記第２孔部の第２表面の開口面積が１〜１６００ｍｍ２である請求１から２５のいずれか１項に記載の電極ユニット。
【請求項２７】
前記第２電極は、複数の貫通孔を備える多孔構造を有する請求項１から２６のいずれか１項に記載の電極ユニット。
【請求項２８】
前記多孔質膜は、フッ素原子もしくは塩素原子を主鎖に含む高分子膜である請求項１から７、９から１９のいずれか１項に記載の電極ユニット。
【請求項２９】
電解室と、前記電解室内に配置された請求項１から２８のいずれか１項に記載の電極ユニットと、を備える電解槽。
【請求項３０】
電解室を有する電解槽と、前記電解室内に配置された請求項１から２８のいずれか１項に記載の電極ユニットと、前記電極ユニットの第１電極および第２電極に電圧を印加する電源と、を備える電解装置。
【請求項３１】
前記電極ユニットにより塩化物イオンを含む電解質を電解する請求項３０に記載の電解装置。
【請求項３２】
第１表面と、この第１表面と反対側に位置する第２表面と、前記第１表面に開口する複数の第１孔部と、前記第２表面に開口しているとともに、前記第１孔部よりも開口面積の大きい複数の第２孔部と、を有し、１つの前記第２孔部に複数の前記第１孔部が連通している第１電極と、
前記第１電極の第１表面に対向して設けられた第２電極と、
前記第１電極と第２電極との間に配置され、前記第１電極の前記第１表面を覆う連続的な多孔質膜と、
を備える電極ユニット。
【請求項３３】
前記多孔質膜は、前記第１電極の前記第１表面に接触して設けられている請求項３２に記載の電極ユニット。
【国際調査報告】
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2016042802.tif 000019
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