(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に電解質水溶液を流通させるケーシングと、該ケーシング内に軸線方向に間隔をあけて並設される複数の電極板と、前記ケーシングの外側から内側に貫設した電極棒挿入孔に挿入設置されるとともに一対の電極板に接続して設けられる一対の電極棒とを備える電解槽であって、
前記電極棒が、先端から軸線方向に沿って後端側に延び、前記電極板の端部側を挿入して前記電極板に着脱可能に接続するための電極板保持スリットと、該電極板保持スリットに交差して先端から軸線方向に沿って後端側に延び、電極棒の先端側の変位を許容するための歪み吸収スリットとを備えて、先端側が少なくとも４つ以上に分割形成され、
前記電極棒挿入孔に挿入し、前記電極板保持スリットに前記電極板の端部側を挿入するとともに先端側が前記電極棒挿入孔の内面に押圧されて前記電極板を着脱可能に保持するように構成されていることを特徴とする電解槽。
【請求項２】
請求項１記載の電解槽において、
前記電極棒が、前記電極板保持スリットに対し、前記歪み吸収スリットの軸線方向の長さを小にして形成されていることを特徴とする電解槽。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の電解槽を備えることを特徴とする電解水製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電解質水溶液を電気分解して電解水を製造するための電解槽及び電解水製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、食品製造分野等では、電解水製造装置で種々の電解質水溶液を電気分解して電解殺菌水（電解水）を製造し、この電解殺菌水を殺菌消毒などに用いている。例えば、塩化ナトリウム水溶液、塩酸水溶液などの塩素イオンを含有する電解質水溶液を電気分解すると、電解酸化作用により塩素ガスが発生し、この塩素ガスが水に溶解して次亜塩素酸が生成される。そして、このように生成した次亜塩素酸を含む電解殺菌水は、次亜塩素酸ソーダを水に溶解して調製した殺菌水と比較し、低塩素濃度であっても優れた殺菌効果を発揮し、また、使用する度に微妙な濃度調整を行う必要がないなどの多くの利点を有している。
【０００３】
一方、電解水製造装置は、電解質水溶液を電気分解するための電解槽を備えて構成されている。また、複数の電極板を直列配置した複極式（直列式）の電解槽が多用されており、この複極式電解槽は、複数の電極板がケーシング内に間隔をあけて並設され、軸線方向一端側の電極板に陽極の電極棒を、他端側の電極板に陰極の電極棒をそれぞれ溶接して配設し、一端側の電極板（陽極）から中間の電極板を経由して他端側の電極板（陰極）に向けて通電するように構成されている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４参照）。
【０００４】
また、電極板と電極棒との接続に関しては、電極棒の端部に１本のスリットを形成し、電極板をこのスリット（電極板保持スリット）と嵌合した上で両者を電気溶接する技術もある（例えば、特許文献５の図３参照）。
【０００５】
そして、このような電解水製造装置においては、給水設備から電解槽のケーシング内に電解質水溶液を供給して順次流通させながら電解質水溶液に電流を流すことにより、電解酸化作用で塩素ガスを発生させる。そして、電解槽から取り出した塩素ガス（又は塩素ガスが混濁した液体）に水を混合することにより、水中に次亜塩素酸が生成されて電解殺菌水が製造される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−１６７６９９号公報
【特許文献２】特開平１１−１６９８５６号公報
【特許文献３】特開２００８−１７８８０９号公報
【特許文献４】特開２００２−１２６７３７号公報
【特許文献５】特開２００３−３３７６５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、上記従来の電解槽及び電解水製造装置においては、電極板に電極棒を溶接して電解槽が構成されているため、溶接の作業負担が大きく、また、全体の外寸が大きくなり保管スペースを要する等の問題があった。
【０００８】
また、電極棒を電極板に溶接して構成した場合には、当該溶接するべき電極板は、溶接のための厚みが必要になるため、中間の電極板よりも厚さを必要とする。例えば、中間の電極板の厚さが０．５ｍｍである場合であっても、電極棒を溶接する電極版の厚さは１．０ｍｍが必要になり、両者の互換性はなくなる。このため、電極棒を溶接した電極板を他の電解槽の中間の電極板などに転用することができない。しかも、溶接すれば、電極棒も再利用して使い回すことが困難になる。
【０００９】
さらに、特許文献５のように、電極棒の端部に１本のスリットを形成し、電極板をこのスリットと嵌合した上で両者を電気溶接する技術にあっては、電気溶接する以上、上記と同様の問題が残っており、また、電気溶接をせずに電極棒と電極板とを１本のスリットにより嵌合しただけでは、電極棒と電極板の接触面積及び接触圧が小さくなってしまい、電流を効率的に通電することができない。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１記載の電解槽は、内部に電解質水溶液を流通させるケーシングと、該ケーシング内に軸線方向に間隔をあけて並設される複数の電極板と、前記ケーシングの外側から内側に貫設した電極棒挿入孔に挿入設置されるとともに一対の電極板に接続して設けられる一対の電極棒とを備える電解槽であって、前記電極棒が、先端から軸線方向に沿って後端側に延び、前記電極板の端部側を挿入して前記電極板に着脱可能に接続するための電極板保持スリットと、該電極板保持スリットに交差して先端から軸線方向に沿って後端側に延び、電極棒の先端側の変位を許容するための歪み吸収スリットとを備えて、先端側が少なくとも４つ以上に分割形成され、前記電極棒挿入孔に挿入し、前記電極板保持スリットに前記電極板の端部側を挿入するとともに先端側が前記電極棒挿入孔の内面に押圧されて前記電極板を着脱可能に保持するように構成されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項２記載の電解槽は、請求項１記載の電解槽において、前記電極棒が、前記電極板保持スリットに対し、前記歪み吸収スリットの軸線方向の長さを小にして形成されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項３記載の電解水製造装置は、請求項１または請求項２に記載の電解槽を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１記載の電解槽においては、電極板の端部側を電極板保持スリットに挿入して電極棒を電極板に接続するように構成されているため、容易に電極板に対して着脱することが可能になる。また、このように電極棒を電極板に対して容易に着脱することができることで、複数の電極板を自在に使い回すことが可能になる。すなわち、電極棒が着脱できることで、陽極、陰極、中間の電極板に同じ電極板を使うことが可能になり、例えば他の電解槽の電極板として転用することが可能になる。
【００１４】
さらに、歪み吸収スリットを設けて電極棒を形成することにより、各分割片を弾性変形させることが可能になる。そして、電極棒を電極棒挿入孔に挿入して電極棒の先端側が電極棒挿入孔の内面に押圧されるとともに、電極棒の先端側だけでなく、電極板保持スリットの根元側にも大きな応力が発生する。これにより、電極板と電極棒の接触面積を十分に確保しつつ、接触圧を大きくすることが可能になり、電極棒と電極板の間の抵抗を小さくして効率的に電流を通電することが可能になる。
【００１５】
請求項２記載の電解槽においては、電極板保持スリットよりも歪み吸収スリットの長さを小さくして電極棒が形成されていることにより、確実に電極板を差し込んだ部分に満遍なく応力が発生し、電極板と電極棒の接触面積を十分に確保しつつ、接触圧を大きくすることが可能になる。
【００１６】
請求項３記載の電解水製造装置においては、請求項１または請求項２に記載の電解槽を備えているため、上記の作用効果を得ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１及び第２実施形態に係る電解水製造装置を示す図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る電解槽を示す分解斜視図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る電解槽を示す分解斜視図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る電解槽を示す断面図である。
【図５】本発明の第１及び第２実施形態に係る電極棒を示す斜視図である。
【図６】歪み吸収スリットを備えていない電極棒を示す斜視図である。
【図７】シミュレーションで用いた電極棒（図５と図６に示した両電極棒）及び電極板を示す斜視図である。
【図８】シミュレーションにおける解析モデルを示す斜視図である。
【図９】各電極棒の応力分布のシミュレーション結果を示す図である。
【図１０】各電極棒の変位分布のシミュレーション結果を示す図である。
【図１１】各電極棒の接触圧力分布のシミュレーション結果を示す図である。
【図１２】本発明の第２実施形態に係る電解槽を示す斜視図である。
【図１３】本発明の第２実施形態に係る電解槽の分解斜視図である。
【図１４】図１２のＸ１−Ｘ１線矢視図である。
【図１５】図１２のＸ２−Ｘ２線矢視図である。
【図１６】ケーシング部材の正面視図である。
【図１７】図１５のＸ１−Ｘ１線矢視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図１から図１１を参照し、本発明の第１実施形態に係る電解槽及び電解水製造装置について説明する。本実施形態は、電解質水溶液を電気分解して電解水を製造するための電解槽及びこれを備えた電解水製造装置に関し、特に、次亜塩素酸を含む電解殺菌水を製造するための電解槽及び電解水製造装置に関するものである。
【００１９】
本実施形態の電解水製造装置Ａは、図１に示すように、塩酸水溶液、塩化ナトリウム水溶液などの原液Ｗ１を貯留するタンク１と、原液Ｗ１と処理水Ｗ２を混合した電解質水溶液Ｗ３が供給され、この電解質水溶液Ｗ３を電気分解する電解槽２と、タンク１から電解槽２に向けて原液Ｗ１を送液するための第１ポンプ３と、タンク１と電解槽２の間に処理水Ｗ２を送液して原液Ｗ１を所定濃度に稀釈し、電解質水溶液Ｗ３を生成するための第２ポンプ４と、電解槽２に電力を供給するための電解電源５と、電解槽２で電解質水溶液Ｗ３を電気分解して発生した塩素ガス（あるいは塩素ガスが混合した液体）Ｗ４と処理水Ｗ２を混合して電解殺菌水Ｗ５を生成する第１混合器６と、第１混合器６で生成した電解殺菌水Ｗ５に処理水Ｗ２を混合して電解殺菌水（Ｗ５’）を所定濃度に調整する第２混合器７とを備えて構成されている。
【００２０】
また、この電解水製造装置Ａにおいては、電解槽２と第１ポンプ３と第２ポンプ４と電解電源５と第１混合器６を筐体８内に納めて構成されている。
【００２１】
本実施形態の電解槽２は、複数の電極板を直列配置した複極式の電解槽であり、図２から図４に示すように、内部に電解質水溶液を流通させるケーシング１０と、このケーシング１０内に軸線Ｏ１方向に間隔をあけて並設される複数の電極板１１、１２、１３と、電極板１１、１２、１３を軸線Ｏ１方向に間隔をあけて並設した状態で保持する複数のスペーサ１４、１５と、ケーシング１０の外側から内側に貫設した電極棒挿入孔１６に挿入設置されるとともに軸線Ｏ１方向両外側の一対の電極板１１、１３に接続して設けられ、電解電源５から電極板１１、１３に電力を供給する一対の電極棒１７、１８とを備えて構成されている。
【００２２】
ケーシング１０は、塩化ビニル樹脂、ポリカーボネイト樹脂、アクリル樹脂等の合成樹脂を用いて形成したものであり、図２及び図３に示すように、円筒状の胴体２０と、胴体２０の内部を密閉するように胴体２０の軸線Ｏ１方向両端側に一体に取り付けられる一対の側体２１、２２とを備えて構成されている。
【００２３】
また、胴体２０には、図２から図４に示すように、軸線Ｏ１方向両端部側にそれぞれ、外周面から内周面に貫通する挿入孔２３が形成され、これら挿入孔２３は、外周面側に大径のフランジ係合部２３ａを設け、内周面側にフランジ係合部２３ａよりも小径の挿入保持部２３ｂを設けて形成されている。また、胴体２０には、各挿入孔２３を挟んで周方向の両側にそれぞれ、外周面から内周面に向けて穿設したボルト孔２４が形成されている。
【００２４】
各側体２１、２２は、所定の厚みを有する矩形板状の側板部２５と、側板部２５の一面２５ａに一端を繋ぎ、一面２５ａに直交する方向に突設された略円柱状の嵌合部２６とを備えて形成されている。嵌合部２６は、その外径を胴体２０の内径と略同等にして形成されるとともに、突設方向先端の他端面２６ａに、一端側に向けて凹み、電極板１１、１２、１３と正面視形状が略同形同大に形成された凹所２７を備えて形成されている。また、嵌合部２６には、他端面２６ａから一端側に凹み、外周面から凹所２７に達する断面略半円形状の挿入溝２８が形成されている。さらに、この挿入溝２８は、外周面から凹所２７に向かうに従い漸次その径が小となるようにテーパー状に形成されている。
【００２５】
また、一方の側体２１には、下端部側に、側板部２５の他面２５ｂから嵌合部２６の他端面２６ａの凹所２７よりも下方位置に貫通する電解質水溶液供給孔３０が形成され、且つ嵌合部２６の凹所２７を挟んで左右両側にそれぞれ、他端面２６ａから軸線Ｏ１方向外側に突出する係合凸部３１が形成されている。さらに、他方の側体２２には、上端部側に、側板部２５の他面２５ｂから嵌合部２６の他端面２６ａの凹所２７よりも上方位置に貫通する電解水取出孔３２が形成され、且つ嵌合部２６の凹所２７を挟んで左右両側にそれぞれ、他端面２６ａから軸線Ｏ１方向一端側に凹む係合凹部３３が形成されている。
【００２６】
複数の電極板１１、１２、１３は、チタン合金等の金属製の板体であり、それぞれ、方形板状に形成されている。また、これら電極板１１、１２、１３は、正面視において、ケーシング１０の側体２１、２２に形成された凹所２７の正面視形状と略同形同大で形成されている。
【００２７】
複数のスペーサ１４、１５はそれぞれ、略円板状に形成され、ケーシング１０の胴体２０の内径と略同径の外径を備えて形成されている。また、各スペーサ１４、１５には、その中央に、一面１４ａ、１５ａから他面１４ｂ、１５ｂに貫通して電解室３５となる方形状の貫通孔３６が形成されている。また、貫通孔３６よりも上方に、一面１４ａ、１５ａから他面１４ｂ、１５ｂに貫通する電解水取出孔３２が、貫通孔３６よりも下方に、一面１４ａ、１５ａから他面１４ｂ、１５ｂに貫通する電解質水溶液供給孔３０が形成され、これら電解水取出孔３２と電解質水溶液供給孔３０はそれぞれ、一面１４ａ、１５ａに形成された溝状の流通路３７を介して電解室３５となる貫通孔３６に連通している。
【００２８】
さらに、各スペーサ１４、１５には、一面１４ａ、１５ａの貫通孔３６を挟んで左右両側にそれぞれ、一面１４ａ、１５ａから他面１４ｂ、１５ｂに貫通して液面調整孔３８が形成され、これら液面調整孔３８はそれぞれ、一面１４ａ、１５ａに形成された溝状の調整流路３９を介して貫通孔３６に連通している。また、一面１４ａ、１５ａ側には、各液面調整孔３８の径方向外側に、一面１４ａ、１５ａから他面１４ｂ、１５ｂ側に凹む係合凹部３３が、他面１４ｂ、１５ｂ側には、貫通孔３６を挟んで左右両側にそれぞれ、他面１４ｂ、１５ｂから軸線Ｏ１方向外側に突出する係合凸部３１が形成されている。
【００２９】
また、各スペーサ１４、１５には、一面１４ａ、１５ａから他面１４ｂ、１５ｂ側に、あるいは他面１４ｂ、１５ｂから一面１４ａ、１５ａ側に凹み、外周面から貫通孔３６に達する断面略半円形状の挿入溝４０が形成されている。さらに、この挿入溝４０は、外周面から貫通孔３６に向かうに従い漸次その径が小となるようにテーパー状に形成されている。
【００３０】
一方、本実施形態の電極棒１７、１８は、図５に示すように、チタン合金等の金属を略円柱棒状に形成した電極本体部４１と、絶縁性を有し、筒状に形成され、電極本体部４１の軸線Ｏ２方向後端側を内孔に挿入して取り付けられた絶縁被覆部４２とを備えて構成されている。また、電極本体部４１は、先端１７ａ、１８ａ側の電極部４１ａに対し、後端１７ｂ、１８ｂ側の電源接続部４１ｂが小径で形成されている。絶縁被覆部４２は、電極部４１ａの後端側を被覆する大径部４２ａと、電源接続部４１ｂを被覆する小径部４２ｂとを備えて形成されている。さらに、絶縁被覆部４２は、大径部４２ａと小径部４２ｂの軸線Ｏ２方向の間に、径方向外側に突出し、周方向に繋がる環状のフランジ部４２ｃを備えて形成されている。
【００３１】
また、電極本体部４１の電極部４１ａは、その先端１７ａ、１８ａ側に、先端１７ａ、１８ａから軸線Ｏ２方向に沿って後端１７ｂ、１８ｂ側に延び、電極板１１、１３の端部側を挿入して電極板１１、１３に着脱可能に接続するための電極板保持スリット４３と、この電極板保持スリット４３に直交して先端１７ａ、１８ａから軸線Ｏ２方向に沿って後端１７ｂ、１８ｂ側に延び、電極部４１ａの先端１７ａ、１８ａ側の変位（歪み）を許容するための歪み吸収スリット４４とを備えて形成されている。すなわち、電極部４１ａひいては電極棒１７、１８は、その先端１７ａ、１８ａ側が十字状に交差して設けられた電極板保持スリット４３と歪み吸収スリット４４により、４分割して形成されている。
【００３２】
さらに、本実施形態の電極棒１７、１８においては、電極板保持スリット４３に対し、歪み吸収スリット４４の軸線Ｏ２方向の長さを小にして形成されている。
【００３３】
そして、上記構成からなる本実施形態の電解槽２は、図２から図５に示すように、一対の側体２１、２２が胴体２０の一端側と他端側に嵌合部２６を嵌合させてケーシング１０が形成される。また、複数の電極板１１、１２、１３と複数のスペーサ１４、１５が軸線Ｏ１方向に交互に重ね合わせて胴体２０の内部に並設される。このとき、軸線Ｏ１方向両端側に配される一対の電極板１１、１３はそれぞれ、一方の側体２１と他方の側体２２の各凹所２７に係合させて設置される。また、隣り合う電極板（１１と１２、１２と１３）の間にスペーサ１４、１５が介設されることにより、複数の電極板１１、１２、１３が軸線Ｏ１方向に所定の間隔をあけて配設されるとともに、隣り合う電極板（１１と１２、１２と１３）によってスペーサ１４、１５の貫通孔３６が閉塞されて、この貫通孔３６部分に電解室３５が形成される。さらに、隣り合う側体２１、２２の嵌合部２６とスペーサ１４、１５、スペーサ１４、１５同士の係合凸部３１と係合凹部３３が嵌合することにより、ケーシング１０と複数のスペーサ１４、１５、複数の電極板１１、１２、１３が所定位置に位置決めされて一体に組み付けられる。
【００３４】
また、このように一体に組み付けた状態で、側体２１、２２の嵌合部２６に形成された挿入溝２８とスペーサ１４、１５に形成された挿入溝４０が軸線Ｏ１方向に重なって挿入孔４５が形成されるとともに、この挿入孔４５と、胴体２０に形成された挿入孔２３とが連通し、電極棒挿入孔１６が形成される。このとき、胴体２０の挿入孔２３の挿入保持部２３ｂの内面と、側体２１、２２とスペーサ１４、１５の挿入溝２８、４０で形成された挿入孔４５の内面が滑らかに繋がる。これにより、ハウジング１０の外側に大径のフランジ係合部２３ａを備えるとともに、フランジ係合部２３ａからハウジング１０の内側に向かうに従い漸次その径が小となるテーパー部４６を備えて、ハウジング１０の外側から内側に貫設した電極棒挿入孔１６が形成される。また、このように形成された電極棒挿入孔１６の直下に、ケーシング１０の軸線Ｏ１方向の両外側にそれぞれ配された電極板１１、１３の上端（端部）が配されるように位置決めされて、電解槽２が一体に組み付けられる。
【００３５】
本実施形態の電解槽２においては、このように形成された一対の電極棒挿入孔１６にそれぞれ外側から電極棒１７、１８を挿入して設置する。電極棒１７、１８は、電極本体部４１の電極部４１ａを電極棒挿入孔１６のテーパー部４６に挿入するとともに、Ｏリング４７を設置したフランジ係合部２３ａにフランジ部４２ｃを係合させてケーシング１０（胴体２０）に取り付けられる。このとき、電極部４１ａの先端１７ａ、１８ａ側に形成された電極板保持スリット４３に電極板１１、１３の端部側を挿入するとともに先端１７ａ、１８ａ側が電極棒挿入孔１６のテーパー部４６の内面に押圧され、電極部４１ａの各分割片４８〜５１が電極板１１、１３を圧接して保持する。また、電極棒１７、１８を電極棒挿入孔１６から外側に引き出すとともに先端１７ａ、１８ａ側の押圧状態が解除され、且つ電極板１１、１３の保持状態が解除される。これにより、本実施形態の電解槽２ひいては電解水製造装置Ａにおいては、電極棒１７、１８が電極棒挿入孔１６に挿入するとともに電極板１１、１３に着脱可能に接続される。
【００３６】
また、このように設置した電極棒１７、１８は、３つの孔を備えた固定板５２を用いてケーシング１０の胴体２０に固定される。すなわち、胴体２０の外周面から径方向外側に突出した電源接続部４１ｂ及びこの電源接続部４１ｂを被覆する小径部４２ｂを中央の１つの孔に挿通し、さらに、外側の２つの孔にボルト（あるいはピン）５３を挿通して胴体２０のボルト孔２４に締結することによって、電極棒１７、１８が固定板５２を介してケーシング１０に固設される。
【００３７】
これにより、本実施形態の電解槽２においては、従来のように電極棒を溶接して電極板１１、１３に取り付ける場合と比較し、電極板保持スリット４３に電極板１１、１３の端部側を挿入し、電極部４１ａの各分割片４８〜５１で圧接保持させて電極板１１、１３に接続するように構成されているため、容易に電極板１１、１３及びケーシング１０に対して着脱することが可能になる。
【００３８】
そして、このように電極棒１７、１８を電極板１１、１３に対して容易に着脱することができることで、複数の電極板１１、１２、１３を自在に使い回すことが可能になる。すなわち、従来では、電極棒が電極板１１、１３に溶接されているため、電極棒を溶接した電極板１１、１３は、電流を陽極から陰極に向かって流す際に中間に設ける電極板１２として転用することができなくなるが、本実施形態では、電極棒１７、１８が着脱できることで、陽極、陰極、中間の電極板１１、１２、１３に同じ電極板を使うことが可能になる。また、他の電解槽２の電極板１１、１２、１３として転用することも可能になる。
【００３９】
ここで、図６に示すように、歪み吸収スリット４４を設けず、電極本体部４１の電極部４１ａに電極板保持スリット４３のみを設け、先端６０ａ側を２分割して電極棒６０を構成した場合であっても、２つの分割片６１、６２で電極板１１、１３の端部側を圧接して電極棒６０を着脱可能に接続することが可能である。
【００４０】
一方、電極棒１７、１８と電極板１１、１３の接触面積を大きくするほど、また、電極棒１７、１８と電極板１１、１３の接触圧を大きくするほど、抵抗が小さくなって、電極棒１７、１８と電極板１１、１３の間の抵抗を小さくして効率的に電流を通電することが可能になる。これに対し、図７に示す本実施形態の電極棒１７（１８）（モデル１）と、電極棒６０（モデル２）とに対してシミュレーションを行い、両者の違いを確認した。
【００４１】
このシミュレーションでは、計算ソフトとして、SolidWorks2009 SP4 Premiumのシミュレーションソルバー（COSMOS）を使用した。また、解析モデルは、図８に示すように、スケールを１：１とし、要素を０．５ｍｍピッチで５．５万要素のテトラ形状とした。さらに、拘束条件は、電極棒１７、６０の根元部分１７ｂ、６０ｂと電極板１１（１３）の先端部１１ａを完全拘束とし、荷重条件は、電極棒１７、６０の先端１７ａ、６０ａ部分に等分布荷重で１０Ｎを荷重し、重量を無視した。これは、電極棒挿入孔１６のテーパー部４６へ電極棒１７、６０を差し込むときの先端１７ａ、６０ａにかかる荷重を模擬したものである。また、接触条件は、電極棒１７、６０と電極板１１が接する部分のそれぞれ２箇所ずつ、計４箇所で設定し、摩擦係数を０．３とした。
【００４２】
図９は、各電極棒１７、６０に作用する応力の分布、図１０は、各電極棒１７、６０に生じる変位の分布、図１１は、各電極棒１７、６０に作用する接触圧力の分布のシミュレーション結果を示している。
【００４３】
そして、図９に示すように、モデル１（電極棒１７）では、歪み吸収スリット４４（電極板保持スリット４３）の根元側に応力が集中し、先端１７ａ側には大きな応力が発生していない。一方、モデル２（電極棒６０）では、先端６０ａ側にのみ応力が集中している。また、図１０に示すように、モデル１の変位は、モデル２よりも大きく、特にＸ方向の変位に関しては、歪み吸収スリット４４があることにより、かなり大きくなる。また、Ｙ方向の変位は、モデル１、モデル２ともに先端１７ａ、６０ａ側に変位が集中する。そして、図１１に示すように、接触圧力は、応力分布と同様、モデル１は中心部の圧力が高く、外周部の圧力が小さくなっている。また、モデル２は、接触圧力が均等にかかっている。
【００４４】
このように、歪み吸収スリット４４を設けていないモデル２においては、電極棒挿入孔１６のテーパー部４６の内面に押圧される先端６０ａ側のみに応力が集中し、電極板保持スリット４３の根元側の応力が著しく小さくなる。このため、モデル２では、分割片６１、６２の先端６０ａ側が電極板保持スリット４３の間隔を狭くするように、根元側が電極板保持スリット４３の間隔を広げるように、分割片６１、６２が軸線Ｏ２直交方向に凸の円弧状に変形することになる。これにより、モデル２においては、電極板保持スリット４３の根元側と電極板１１（１３）が離れ、接触面積及び接触圧が小さくなってしまう。
【００４５】
これに対し、歪み吸収スリット４４を設けたモデル１においては、電極棒挿入孔１６
のテーパー部４６の内面に押圧される先端１７ａ側だけでなく、電極板保持スリット４３の根元側にも大きな応力が発生する。これは、歪み吸収スリット４４によって各分割片４８〜５１が弾性変形することによるものであり、電極板１１を差し込んだ部分に満遍なく応力が発生することで、電極板１１と電極棒１７の接触面積を十分に確保しつつ、接触圧を大きくすることが可能になる。これにより、本実施形態の電極棒１７、１８は、歪み吸収スリット４４を備えることにより、電極棒１７、１８と電極板１１、１３の間の抵抗を小さくして効率的に電流を通電することが可能になる。
【００４６】
さらに、このとき、電極板保持スリット４３よりも歪み吸収スリット４４の長さを小さくすることにより、各分割片４８〜５１が大きく変位して電極板１１に沿う方向に隣り合う分割片同士（４８と４９、５０と５１）の先端１７ａ側が接触することがない。すなわち、各分割片４８〜５１が変位してモデル２のように２分割した形になってしまうことがない。このため、確実に電極板１１を差し込んだ部分に満遍なく応力が発生し、電極板１１、１３と電極棒１７、１８の接触面積を十分に確保しつつ、接触圧を大きくすることが可能になる。
【００４７】
また、このように電極棒１７、１８を電極板１１、１３に溶接しなくても十分な接触面積及び接触圧を確保でき、電流を効率的に通電できるため、溶接作業が不要になる。しかも溶接するべき電極板１１、１３と中間の電極板１２とを同一の仕様にすることができるため、複数の電極板１１、１２、１３を自在に使い回すことが可能になる。また、溶接が不要になるため、電極棒１７、１８も再利用して使い回すことが可能になる。特に、歪み吸収スリット４４の作用により、長期間運転した後でも電極棒自身の変形が最小限に抑えられるため、電極棒１７、１８は再利用に適する。
【００４８】
したがって、本実施形態の電解槽２及びこれを備えた電解水製造装置Ａにおいては、電極板１１、１３の端部側を電極板保持スリット４３に挿入して電極棒１７、１８を電極板１１、１３に接続するように構成されているため、容易に電極板１１、１３に対して着脱することが可能になる。また、このように電極棒１７、１８を電極板１１、１３に対して容易に着脱することができることで、複数の電極板１１、１２、１３を自在に使い回すことが可能になる。すなわち、電極棒１７、１８が着脱できることで、陽極、陰極、中間の電極板１１、１２、１３に同じ電極板を使うことが可能になり、例えば他の電解槽２の電極板１１、１２、１３として転用することが可能になる。
【００４９】
さらに、歪み吸収スリット４４を設けて電極棒１７、１８を形成することにより、各分割片４８〜５１を弾性変形させることが可能になる。そして、電極棒１７、１８を電極棒挿入孔１６に挿入して電極棒１７、１８の先端１７ａ、１８ａ側が電極棒挿入孔１６の内面に押圧されるとともに、電極棒１７、１８の先端１７ａ、１８ａ側だけでなく、電極板保持スリット４３の根元側にも大きな応力が発生する。これにより、電極板１１、１３と電極棒１７、１８の接触面積を十分に確保しつつ、接触圧を大きくすることが可能になり、電極棒１７、１８と電極板１１、１３の間の抵抗を小さくして効率的に電流を通電することが可能になる。
【００５０】
さらに、電極板保持スリット４３よりも歪み吸収スリット４４の長さを小さくして電極棒１７、１８が形成されていることにより、確実に電極板１１、１３を差し込んだ部分に満遍なく応力が発生し、電極板１１、１３と電極棒１７、１８の接触面積を十分に確保しつつ、接触圧を大きくすることが可能になる。
【００５１】
以上、本発明に係る電極棒及び電解水製造装置の第１実施形態について説明したが、本発明は上記の第１実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、本実施形態では、次亜塩素酸を含む電解殺菌水を製造するための電解槽２及び電解水製造装置Ａであるものとして説明を行ったが、本発明は、他の電解水を製造するために適用してもよい。
【００５２】
また、本実施形態では、電極棒１７、１８が十字状に交差する電極板保持スリット４３と歪み吸収スリット４４を備えて、その先端１７ａ、１８ａ側が４分割して形成されているものとしたが、複数の歪み吸収スリットを備えていてもよい。すなわち、本発明にかかる電極棒は、歪み吸収スリットを備えて４つ以上に分割されていればよい。
【００５３】
次に、図１２から図１７を参照し、本発明の第２実施形態に係る電解槽及び電解水製造装置について説明する。本実施形態は、第１実施形態と同様、次亜塩素酸を含む電解殺菌水を製造するための電解槽及び電解水製造装置に関するものである。よって、第１実施形態と同様の構成に対し、同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００５４】
本実施形態の電解槽６５は、図１２から図１７に示すように、一対のケーシング部材６６、６７を着脱可能に組み付けて、内部に電解室３５を形成するケーシング６８と、複数の電極板１１、１２、１３と、複数のスペーサ６９と、各ケーシング部材６６、６７に取り付けられ、電解電源５から電極板１１、１３に電力を供給する一対の電極棒１７、１８とを備えて構成されている。
【００５５】
ケーシング６８の一対のケーシング部材６６、６７はそれぞれ、正面視で略方形状に形成されている。また、各ケーシング部材６６、６７は、一面６６ａ、６７ａから他面６６ｂ、６７ｂ側に凹む方形状の凹所６６ｃ、６７ｃを備えて形成されている。そして、一対のケーシング部材６６、６７は、図１６に示すように一面６６ａ、６７ａの外周側に接着剤７０を塗布し、図１２から図１５、図１７に示すように、互いの一面６６ａ、６７ａ同士を接着して一体に組み付けられ、このように一体に組み付けるとともに互いの凹所６６ｃ、６７ｃによって電解室３５を形成するように構成されている。
【００５６】
さらに、各ケーシング部材６６、６７には、図１２から図１７に示すように、上端側の幅方向略中央に、一面６６ａ、６７ａから他面６６ｂ、６７ｂに向かう横方向に延びる軸線Ｏ１方向に中心軸方向を配して、筒状の配管接続部７１、７２が一体形成されている。また、図１２、図１３及び図１６に示すように、一面６６ａ、６７ａの上端側の幅方向略中央には、一面６６ａ、６７ａから他面６６ｂ、６７ｂ側に凹み、且つ配管接続部７１、７２と凹所６６ｃ、６７ｃを連通させるように上下方向に延びる取出溝７３、７４が形成されている。さらに、一面６６ａ、６７ａの下端側の幅方向略中央には、一面６６ａ、６７ａから他面６６ｂ、６７ｂ側に凹み、且つ凹所６６ｃ、６７ｃと外部を連通させるように上下方向に延びる供給溝７５、７６が形成されている。
【００５７】
そして、一対のケーシング部材６６、６７を一体に組み付けるとともに、互いの配管接続部７１、７２の内孔同士が連通し、また、互いの取出溝７３、７４同士、供給溝７５、７６同士が繋がって配管接続部７１、７２の内孔と電解室３５を連通させる取出孔７７と、互いの供給溝７５、７６同士が繋がって電解室３５と外部を連通させる供給孔７８が形成される。
【００５８】
また、各ケーシング部材６６、６７には、図１３、図１６及び図１７に示すように、上端面から凹所６６ｃ、６７ｃ（電解室３５）に貫通する電極棒挿入孔８０、８１が形成されている。さらに、この電極棒挿入孔８０、８１は、上端側から凹所６６ｃ、６７ｃに向かうに従い漸次その径が小となるテーパー部８０ａ、８１ａと、上端面からテーパー部８０ａ、８１ａまでの部分に設けられ、テーパー部８０ａ、８１ａよりも大径且つ一定の径で断面円形状に形成されたフランジ係合部８０ｂ、８１ｂとを備えて形成されている。また、本実施形態の電解槽６５においては、図１３及び図１７に示すように、各ケーシング部材６６、６７の電極棒挿入孔８０、８１の直下に配されるスペーサ６９が切欠部６９ａを備えて形成されており、このスペーサ６９の切欠部６９ａが電極棒挿入孔８０、８１の一部を構成して、図１２及び図１７に示すように、各電極棒挿入孔８０、８１がケーシング６８の外側から内側に（すなわち、外部から電解室３５に）貫通形成される。
【００５９】
複数の電極板１１、１２、１３はそれぞれ、図１２、図１３、図１６及び図１７に示すように、コ字状に形成した一対のスペーサ６９が、互いの開口側を対向させつつ隣り合う電極板同士（１１と１２、１２と１３）の間に介設され、電極板１１、１２、１３とともにこれらスペーサ６９を電解室３５内に収容されている。このとき、一対のケーシング部材６６、６７の軸線Ｏ１方向の両外側にそれぞれ配される電極板１１、１３は、各ケーシング部材６６、６７の上端側に形成した電極棒挿入孔８０、８１の直下に上端（端部）が配されるように位置決めされて、凹所６６ｃ、６７ｃ内に設置されている。
【００６０】
一方、本実施形態の電極棒１７、１８は、第１実施形態と同様に、略円柱棒状の電極本体部４１と絶縁被覆部４２とを備えて構成されている。また、電極部４１ａひいては電極棒１７、１８は、その先端１７ａ、１８ａ側が十字状に交差して設けられた電極板保持スリット４３と歪み吸収スリット４４により、４分割して形成されている。
【００６１】
そして、電極棒１７、１８は、電極部４１ａの先端１７ａ、１８ａ側に形成された電極板保持スリット４３に電極板１１、１３の端部側を挿入するとともに先端１７ａ、１８ａ側が電極棒挿入孔８０、８１のテーパー部８０ａ、８１ａの内面に押圧され、電極部４１ａの各分割片４８〜５１が電極板１１、１３を圧接して保持する。また、電極棒１７、１８を電極棒挿入孔８０、８１から外側に引き出すとともに先端１７ａ、１８ａ側の押圧状態が解除され、且つ電極板１１、１３の保持状態が解除される。これにより、本実施形態の電解槽６５及びこれを備えた電解水製造装置Aにおいても、電極棒１７、１８が電極棒挿入孔８０、８１に挿入するとともに電極板１１、１３に着脱可能に接続される。
【００６２】
これにより、従来の電極棒のように溶接して電極板１１、１３に取り付ける場合と比較し、電極板保持スリット４３に電極板１１、１３の端部側を挿入し、電極部４１ａの各分割片４８〜５１で圧接保持させて電極板１１、１３に接続するように構成されているため、容易に電極板１１、１３及びケーシング部材６６、６７に対して着脱することが可能になる。よって、第１実施形態と同様の作用効果を得ることが可能になる。
【００６３】
以上、本発明に係る電極棒及び電解水製造装置の第２実施形態について説明したが、本発明は上記の第２実施形態に限定されるものではなく、第１実施形態の変更例を含め、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００６４】
１      タンク
２      電解槽
３      第１ポンプ
４      第２ポンプ
５      電解電源
６      第１混合器
７      第２混合器
８      筐体
１０    ケーシング
１１    電極板
１２    電極板
１３    電極板
１４    スペーサ
１４ａ  一面
１４ｂ  他面
１５    スペーサ
１５ａ  一面
１５ｂ  他面
１６    電極棒挿入孔
１７    電極棒
１７ａ  先端
１７ｂ  後端
１８    電極棒
１８ａ  先端
１８ｂ  後端
２０    胴体
２１    側体
２２    側体
２３    挿入孔
２３ａ  フランジ係合部
２３ｂ  挿入保持部
２４    ボルト孔
２５    側板部
２５ａ  一面
２５ｂ  他面
２６    嵌合部
２６ａ  他端面
２７    凹所
２８    挿入溝
３０    電解質水溶液供給孔
３１    係合凸部
３２    電解水取出孔
３３    係合凹部
３５    電解室
３６    貫通孔
３７    流通路
３８    液面調整孔
３９    調整流路
４０    挿入溝
４１    電極本体部
４１ａ  電極部
４１ｂ  電源接続部
４２    絶縁被覆部
４２ａ  大径部
４２ｂ  小径部
４２ｃ  フランジ部
４３    電極板保持スリット
４４    歪み吸収スリット
４５    挿入孔
４６    テーパー部
４７    Ｏリング
４８    分割片
４９    分割片
５０    分割片
５１    分割片
５２    固定板
５３    ボルト
６０    電極棒
６０ａ  先端
６０ｂ  後端（根元）
６１    分割片
６２    分割片
６５    電解槽
６６    ケーシング部材
６６ａ  一面
６６ｂ  他面
６６ｃ  凹所
６７    ケーシング部材
６７ａ  一面
６７ｂ  他面
６７ｃ  凹所
６８    ケーシング
６９    スペーサ
６９ａ  切欠部
７１    配管接続部
７２    配管接続部
７３    取出溝
７４    取出溝
７５    供給溝
７６    供給溝
７７    取出孔
７８    供給孔
８０    電極棒挿入孔
８０ａ  テーパー部
８０ｂ  フランジ係合部
８１    電極棒挿入孔
８１ａ  テーパー部
８１ｂ  フランジ係合部
Ａ      電解水製造装置
Ｏ１    ケーシングの軸線
Ｏ２    電極棒の軸線
Ｗ１    原液
Ｗ２    処理水
Ｗ３    電解質水溶液
Ｗ４    塩素ガス（塩素ガスが混合した液体）
Ｗ５    電解殺菌水
Ｗ５’  電解殺菌水
【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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【図１５】
0005371902.tif 000016
【図１６】
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【図１７】
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