(57)【要約】【課題】イオン吸着電極のイオン吸着機能を十分に発揮させる。【解決手段】電解装置の金属電極（１８）は、イオン吸着電極（１７）との対向位置に棒状電極部（１８ａ）が存在しない複数の空間部を電極面の方向に有し、イオン吸着電極（１７）の金属電極（１８）との対向面は、棒状電極部（１８ａ）との対向部分が凹部（１７ａ）であり、金属電極（１８）の空間部との対向部分が凸部（１７ｂ）である。【選択図】図１
2016128155.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解槽と、前記電解槽内に設けられ、平行に対向配置された金属電極およびイオン吸着電極とを備え、前記電解槽内の水を、前記金属電極および前記イオン吸着電極にて電気分解する電解装置において、
前記金属電極は、前記イオン吸着電極との対向位置に電極部分が存在しない複数の空間部を電極面の方向に有し、前記電極部分の面積が前記イオン吸着電極の電極部分の面積よりも小さい疎な構造であり、
前記イオン吸着電極の前記金属電極との対向面は、前記金属電極の前記電極部分との対向部分が凹部であり、前記金属電極の前記空間部との対向部分が前記凹部に対する凸部であることを特徴とする電解装置。
【請求項２】
前記電解槽内の水量が第１状態であること、および前記第１状態から減少した第２状態であることを検出する水量検出部と、
前記金属電極および前記イオン吸着電極に電力を供給する電源部と、
前記水量検出部にて前記第１状態が検出された場合に、前記金属電極が陽極、かつ前記イオン吸着電極が陰極となる電力が供給され、前記水量検出部にて前記第２状態が検出された場合に、前記金属電極が陰極、かつ前記イオン吸着電極が陽極となる電力が供給されるように、前記電源部を制御する制御部とを備えていることを特徴とする請求項１に記載の電解装置。
【請求項３】
前記イオン吸着電極における前記金属電極との対向面には給電体が配置され、
前記イオン吸着電極へは前記給電体を介して前記電源部からの給電が行われ、
前記給電体における前記金属電極との対向面には、この対向面を前記金属電極から遮蔽する遮蔽部材が配置されていることを特徴とする請求項２に記載の電解装置。
【請求項４】
前記金属電極は、前記イオン吸着電極の上側に配置されていることを特徴とする請求項２または３に記載の電解装置。
【請求項５】
請求項２から４のいずれか１項に記載の電解装置と、
前記電解槽内の水を霧化する霧化装置と、
イオンを発生するイオン発生装置とを備え、
前記制御部は、前記霧化装置と前記イオン発生装置とが同時に動作しないように制御することを特徴とする加湿器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属電極とイオン吸着電極とを備え、イオン吸着を伴う水の電気分解を行う電解装置および加湿器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１に開示されているように、電気分解の電極として、金属電極とイオン吸着電極とを使用することが知られている。特許文献１において、イオン吸着電極には活性炭電極が使用されている。このような、金属電極とイオン吸着電極とを使用して水の電気分解を行った場合、金属電極の表面において酸素ガスと水素イオンとが発生する。また、イオン吸着電極としての活性炭電極は、水中の金属イオンを吸着する。これにより、酸性軟水を生成することができる。
【０００３】
活性炭電極は、イオン吸着電極として使用された場合、金属イオンに対して非常に高い吸着能力を発揮し、多量の金属イオンを吸着し、保持することができる。このような活性炭電極の構造は、特許文献２に開示されている。
【０００４】
特許文献２に開示されている活性炭電極は、集電体の両面に、活性炭を主体とする多孔質の電極シートが積層されてなる分極性電極体において、集電体と電極シートとが導電性炭素およびバインダを含有してなる導電性接着剤層を介して積層されている。導電性接着剤層の一部は、電極シートの空孔部分に進入している構造からなり、活性炭電極シートの表面に微細な凹凸形状が現れている。
【０００５】
また、イオン吸着電極の対極となる金属電極には、特許文献１に開示されているように、水の電気分解が生じやすい金属が使用される。例えば、白金や、白金やロジウムといった貴金属で表面がコートされた金属（たとえばチタン）である。したがって、このような金属電極を、イオン吸着電極と対向する平板電極として形成した場合には高コストとなる。また、金属電極をイオン吸着電極の上側からイオン吸着電極と対向するように配置する構成では、電気分解によって発生した気体の泡が金属電極の下面に溜まり、電気分解を阻害することになる。
【０００６】
そこで、金属電極は、例えば複数本の線状電極からなる構成や網状電極とする構成が考えられる。このような構成とすれば、コストアップを抑制し、かつ電気分解によって発生した気体が金属電極の下面に溜まることがなく、気体により電気分解が妨害される事態を防止することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−１１７０８０号公報（２０１０年５月２７日公開）
【特許文献２】特開平１１−１５４６３０号公報（１９９９年６月８日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、線状電極や網状電極とした金属電極を単にイオン吸着電極と対向して配置する構成では、イオン吸着電極において、金属電極に近接する部分のみにてイオン吸着が起こり、他の部分では吸着が起こり難い。このため、イオン吸着電極のイオン吸着機能を十分に発揮させることができないという問題点を有している。このような問題は、特に金属電極とイオン吸着電極とを鉛直方向に対向配置し、イオン吸着電極において金属イオンを吸着し、その後、金属イオンを離脱する場合の電解時の泡抜けを考慮して、金属電極のピッチを広めに設定した場合に顕著となる。
【０００９】
したがって、本発明は、金属電極を例えば線状電極や網状電極とした場合であっても、イオン吸着電極のイオン吸着機能を十分に発揮させることができる電解装置および加湿器の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る電解装置は、電解槽と、前記電解槽内に設けられ、平行に対向配置された金属電極およびイオン吸着電極とを備え、前記電解槽内の水を、前記金属電極および前記イオン吸着電極にて電気分解する電解装置において、前記金属電極は、前記イオン吸着電極との対向位置に電極部分が存在しない複数の空間部を電極面の方向に有し、前記電極部分の面積が前記イオン吸着電極の電極部分の面積よりも小さい疎な構造であり、前記イオン吸着電極の前記金属電極との対向面は、前記金属電極の前記電極部分との対向部分が凹部であり、前記金属電極の前記空間部との対向部分が前記凹部に対する凸部であることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の一態様によれば、金属電極を例えば線状電極や網状電極とした場合であっても、イオン吸着電極のイオン吸着機能を十分に発揮させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態の加湿器の内部構造を示す概略の縦断面図である。
【図２】図１に示した加湿器の制御系統を示すブロック図である。
【図３】図３の（ａ）は、図１に示した加湿器が備える電解装置において、複数の棒状電極部を備えている金属電極、およびこの金属電極に対応し、給電体が下面に配置されているイオン吸着電極の構造を示す縦断面図である。図３の（ｂ）は図３の（ａ）に示した構造の平面図である。
【図４】図４の（ａ）は、図３の（ａ）に示したものとは異なる、給電体が下面に配置されているイオン吸着電極の構造を示す縦断面図、図４の（ｂ）は図４の（ａ）に示した構造の平面図である。
【図５】図５の（ａ）は、金属電極の変形例を示す平面図である。図５の（ｂ）は、金属電極の他の変形例を示す平面図である。
【図６】図６の（ａ）は、イオン吸着電極の変形例を示す縦断面図である。図６の（ｂ）は、イオン吸着電極の他の変形例を示す縦断面図である。
【図７】図７の（ａ）は、電解装置に含まれる、図３の（ａ）に示した金属電極およびイオン吸着電極の構造の他の例を示す縦断面図、図７の（ｂ）は図７の（ａ）に示した構造の平面図である。
【図８】図８の（ａ）は、イオン吸着電極に対して、図７に示した遮蔽板を有する取付部材を取り付けた状態を示す平面図、図８の（ｂ）は、図８の（ａ）におけるＡ−Ａ線矢視断面図である。
【図９】本発明の他の実施の形態の加湿器の内部構造を示す概略の縦断面図である。
【図１０】図９に示した加湿器の制御系統を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
〔実施の形態１〕
本発明の実施の形態を図面に基づいて以下に説明する。図１は、本発明の実施の形態の加湿器の内部構造を示す概略の縦断面図である。本実施の形態の加湿器は、本発明の電解装置を備えたものである。
【００１４】
（加湿器１の構成）
図１に示すように、加湿器１は、筐体部１１を有し、筐体部１１の下部は排水槽１２となっており、筐体部１１における排水槽１２よりも上の部分は電解槽１３となっている。電解槽１３は、バッチ式であり、最下部に底壁部１４が設けられている。底壁部１４は傾斜しており、底壁部１４における最低部には、連通穴１４ａが形成されている。連通穴１４ａには開閉部１５が設けられている。
【００１５】
開閉部１５は、連通穴１４ａを塞ぎ、電解槽１３の栓の役目を果たしている。すなわち、開閉部１５は上下移動可能になっており、開閉部１５が最下位置に存在する場合、電解槽１３内の水は電解槽１３内に保持され、開閉部１５が最下位置から上方位置へ移動した場合、電解槽１３の水は連通穴１４ａから排水槽１２へ流れ込むようになっている。
【００１６】
開閉部１５には、電解槽１３の上部に配置されたソレノイド１６のロッド１６ａの先端部が接続されている。したがって、開閉部１５はたソレノイド１６のロッド１６ａの上下移動に伴って上下移動するようになっている。
【００１７】
底壁部１４の上には陰極となるイオン吸着電極１７が設けられ、イオン吸着電極１７の上には、イオン吸着電極１７と平行に金属電極１８が設けられている。また、金属電極１８の上にはフロートセンサ（水量検出部）１９および給水スポンジ２０が設けられている。
【００１８】
フロートセンサ１９は、電解槽１３に水が供給され、水の量が加湿器１の動作が可能な状態（霧化許容状態、第１状態）であることを検出する。また、フロートセンサ１９は、電解槽１３の水の量が減少し、水の量が加湿器１の動作を停止すべき状態（霧化非許容状態、第２状態）であることを検出する。
【００１９】
給水スポンジ２０は、電解槽１３内の水を吸い上げて浸透型超音波振動子（以下、単に超音波振動子と称する）２２に供給する。
【００２０】
電解槽１３の上面には、電解槽１３の上面を塞ぐ上壁部２１が設けられている。上壁部２１には、超音波振動子（霧化装置）２２および給排水口２３が設けられている。超音波振動子２２は、給水スポンジ２０から供給される水を霧化する。給排水口２３は、電解槽１３への水の供給口、および電解槽１３からの水の排水口である。上壁部２１の下には、電源・制御回路部２４が設けられている。本実施の形態では、超音波振動子２２は、メッシュ状の透過型超音波振動子を使用している。
【００２１】
排水槽１２は、筐体部１１に対して着脱可能であり、筐体部１１から抜脱することにより、排水槽１２内に溜まった水を、廃棄できるようになっている。
【００２２】
（加湿器１の制御系統の構成）
ソレノイド１６および超音波振動子２２の制御系統について説明する。図２は、加湿器１の制御系統を示すブロック図である。
【００２３】
図２に示すように、電源・制御回路部２４は、電源回路２５および制御回路２６を備えている。
【００２４】
電源回路２５は、ソレノイド１６、超音波振動子２２、金属電極１８およびイオン吸着電極１７へ電力を供給する。
【００２５】
制御回路２６は、電源回路２５によるソレノイド１６、超音波振動子２２、金属電極１８およびイオン吸着電極１７への電力の供給動作を制御する。具体的には、加湿器１のスイッチ２７がオンになっている状態において、電源回路２５は、制御回路２６の制御により、フロートセンサ１９にて検出される電解槽１３内の水の量が霧化許容状態である場合に、超音波振動子２２に電力を供給して超音波振動子２２を動作させる。これにより、超音波振動子２２は、電解槽１３内の水を霧化する。一方、電源回路２５は、制御回路２６の制御により、フロートセンサ１９にて検出される電解槽１３内の水の量が霧化非許容状態である場合に、超音波振動子２２への電力の供給を停止して超音波振動子２２の動作を停止させる。これにより、超音波振動子２２は、電解槽１３内の水の霧化を停止する。
【００２６】
また、電源回路２５は、制御回路２６の制御により、霧化許容状態において、金属電極１８が陽極、イオン吸着電極１７が陰極となるように電力を供給する。これにより、電解槽１３では酸性軟水生成動作が行われる。一方、電源回路２５は、制御回路２６の制御により、霧化非許容状態において、金属電極１８が陰極、イオン吸着電極１７が陽極となるように、すなわち霧化許容状態とは逆極性となるように、電力を供給する。これにより、イオン吸着電極１７では、硬度イオン成分の離脱動作が行われる。
【００２７】
イオン吸着電極１７の硬度イオン成分の離脱動作が行われた後、制御回路２６は、開閉部１５が上昇するように、ソレノイド１６を動作させる。これにより、底壁部１４の連通穴１４ａが開放され、イオン吸着電極１７から離脱した硬度イオン成分を含む水が排水槽１２へ移動する。
【００２８】
（加湿器１の電解装置３１の構成）
加湿器１の電解装置３１は、電解槽１３、イオン吸着電極１７、金属電極１８、電源回路２５、制御回路２６およびフロートセンサ１９により構成されている。
【００２９】
（金属電極１８およびイオン吸着電極１７の構成）
図３の（ａ）は、複数の棒状電極部を備えている金属電極１８、およびこの金属電極１８に対応し、給電体５１が下面に配置されているイオン吸着電極１７の構造を示す縦断面図、図３の（ｂ）は図３の（ａ）に示した構造の平面図である。
【００３０】
図３の（ａ）および（ｂ）に示すように、金属電極１８は、複数の棒状電極部１８ａを一方向に並べて配置した構造であってもよい。このような金属電極１８において、複数の棒状電極部１８ａは、互いに平行に、かつ一定間隔をおいて並んでいてもよい。棒状電極部１８ａと棒状電極部１８ａとの間は空間部となっている。したがって、金属電極１８は電極面方向に複数の空間部を有する。
【００３１】
イオン吸着電極１７は、金属電極１８と対向して配置され、金属電極１８の棒状電極部１８ａと対向する部分（棒状電極部１８ａの直下部分）が凹部１７ａとなっている。このため、イオン吸着電極１７は、棒状電極部１８ａと対向しない部分が凸部１７ｂとなっている。すなわち、イオン吸着電極１７における金属電極１８との対向面は、棒状電極部１８ａと対向する部分が凹部１７ａとなり、棒状電極部１８ａと対向しない部分（金属電極１８の空間部と対向する部分）が凸部１７ｂである凹凸面となっている。
【００３２】
イオン吸着電極１７は、導電性の炭素材料（例えばカーボン繊維、活性炭、バインダ材料等）からなる炭素電極である。特に、イオンを吸着する比表面積の大きい活性炭を少なくとも一部に用いた活性炭電極であることが好ましい。すなわち、活性炭電極は、水道水等の水中に溶存している硬度イオン成分を活性炭電極の有する吸着面を利用して効果的に吸着させることが可能であり、イオン吸着電極１７として好適である。
【００３３】
イオン吸着電極１７の下面、すなわちイオン吸着電極１７と底壁部１４との間には、イオン吸着電極１７と接触するように給電体５１が設けられている。電源回路２５からイオン吸着電極１７への給電は給電体５１を介して行われる。本実施の形態において、給電体５１は、棒状に形成され、棒状電極部１８ａと平行となるように配置されている。また、給電体５１の配置位置は、イオン吸着電極１７における凹部１７ａの反対側の位置であり、イオン吸着電極１７を介して棒状電極部１８ａと対向する位置である。
【００３４】
なお、給電体５１は、例えば、略直線棒状とし、イオン吸着電極１７の略中央部に１本配置することが、イオン吸着電極１７への給電構造の簡素化および低コスト化の面から好ましい。
【００３５】
（加湿器１の霧化動作）
上記の構成において、まず、加湿器１の霧化動作について説明する。加湿器１の超音波振動子２２は、給水スポンジ２０から供給される水を霧化する。この場合の霧化の速度は、超音波振動子２２の駆動状態に依存するものの、例えば２０〜５０ｍｌ／時である。したがって、例えば、電解槽１３内に３００ｍｌの水が供給され、そのうち２００ｍｌを霧化する場合、４〜１０時間程度の連続霧化が可能である。このような加湿器１は、比較的加湿量が少なくて済む挟空間での使用が好適である。
【００３６】
霧化される電解槽１３内水は、加湿器１の電解装置３１により生成される弱酸性水（機能水）である。超音波振動子２２へ供給される水は、下端部が金属電極１８（陽極）の上面近くまで伸びている吸収体すなわち給水スポンジ２０により行われる。給水スポンジ２０をこのように配置することにより、電解槽１３内の水は、金属電極１８（陽極）の上面よりも上の分が使用され、金属電極１８（陽極）の上面以下の分を残すことができる。
【００３７】
（加湿器１の電解装置３１の霧化許容状態での動作）
次に、加湿器１が備える電解装置３１の動作について以下に説明する。まず、電解装置３１での霧化許容状態での動作について説明する。
【００３８】
電解槽１３には給排水口２３から電解槽１３へ原水が供給される。使用する原水としては、普通の水道水を用いることができる。具体的には、例えば、大阪府八尾市の水道水（ｐＨ＝７．６、硬度４５ｍｇ／Ｌ）を用いることができる。
【００３９】
フロートセンサ１９にて霧化許容状態が検出された場合、電解槽１３では水の電気分解およびイオン吸着が行われる。例えば、電解槽１３内の水量が３００ｍｌの場合、金属電極１８（陽極）およびイオン吸着電極１７（陰極）へ印加する電流値（金属電極１８とイオン吸着電極１７との間を流れる電流値）は５００ｍＡ、電圧値（金属電極１８とイオン吸着電極１７との間の電圧値）は３５〜４５Ｖとする。また、電極間距離は１０ｍｍ、金属電極１８（陽極）は電極サイズ：Φ７０ｍｍの白金コートチタン電極とし、電気分解時間は、３〜５分程度とする。これにより、ｐＨ３〜３．５程度の弱酸性水を生成することができる。
【００４０】
この場合、電解槽１３では、下記式（１）
Ｈ２Ｏ→１/２Ｏ２↑＋２Ｈ+ ＋２e-      ……（１）
に示すように、陽極である金属電極１８から水素イオン（Ｈ+）が生成されるとともに、主に酸素ガスが発生する。
【００４１】
また、この場合、陰極であるイオン吸着電極１７では、下記式（２）
Ｍ２+ ＋ ２e- → Ｍ      ……（２）
に示すように、原水中に溶存しているＭｇイオンおよびＣａイオンなどの硬度イオン成分（Ｍ２+）を、イオン吸着電極１７の吸着面により、電気二重層イオンとして効果的に吸着する。
【００４２】
また、陰極では、部分的に電気分解が起きているものの、陰極としてイオン吸着電極１７を用いた場合、陰極として金属電極を用いた場合と比較して、ＯＨ-イオンの発生は限定的である。したがって、電解槽１３では、陽極の金属電極１８にて発生するＨ+イオンが増加することにより、水は、ＭｇイオンおよびＣａイオンなどの硬度イオン成分が吸着除去されて軟水化するとともに、ｐＨがｐＨ３〜３．５程度まで低下する。すなわち、電解槽１３では酸性軟水が生成される。
【００４３】
（加湿器１の電解装置３１の霧化非許容状態での動作）
次に、電解装置３１での霧化非許容状態での動作について説明する。電解槽１３内の水が霧化されて所定量まで減少すると、フロートセンサ１９にて霧化非許容状態が検出される。上記のように、電解槽１３に水を３００ｍｌ供給して霧化を行った場合、水の残量が例えば１００ｍｌになると霧化非許容状態となる。この場合、電源回路２５は、制御回路２６の制御により、金属電極１８およびイオン吸着電極１７へ印加する電力の逆極性に切り替え、金属電極１８を陰極、イオン吸着電極１７を陽極とする。
【００４４】
これにより、イオン吸着電極１７では、吸着していたＭｇおよびＣａなどの硬度イオン成分（Ｍ）を、下記式（３）
Ｍ → Ｍ２+ ＋ ２e-         ……（３）
に示すように、水中に離脱させることができる。
【００４５】
なお、イオン吸着電極１７の硬度イオン成分を離脱する場合の水の量は、硬度イオン成分（陽イオン成分）の吸着の場合の水の量（初期の原水の量）の１／２〜１／１０とするのが好ましく、さらにイオン吸着電極１７から硬度イオン成分を完全に離脱する上では、１／２〜１／５とするのが好ましい。したがって、初期の原水の量が３００ｍｌの場合、霧化非許容状態となる水の量は、６０〜１５０ｍｌとするのが好ましい。
【００４６】
硬度イオン成分の離脱動作により生じた硬度イオン成分を含む水は、前述のようにして排水槽１２へ収容される。この水は、筐体部１１から排水槽１２を抜脱して廃棄することができる。あるいは、電解槽１３から排水槽１２へ移動させることなく、すなわち排水槽１２を設けることなく、給排水口２３が下になるように筐体部１１を傾けることにより、電解槽１３から廃棄することができる。
【００４７】
また、硬度イオン成分の離脱動作後に、電解槽１３の水を排水槽１２へ移動させた後、あるいは電解槽１３の水を給排水口２３から廃棄した後、電解槽１３へ新たな原水を供給することにより、酸性軟水生成動作および霧化動作を行うことができる。
【００４８】
なお、霧化非許容状態の検出（水量検出部の構成）は、フロートセンサ１９にて電解槽１３内の水位を検出する以外に、水位センサを設ける構成や、温度センサにて超音波振動子２２の昇温を検出することにより行う構成であってもよい。この構成は、霧化可能な水がなくなることにより、超音波振動子２２の温度が上昇することを利用するものである。
【００４９】
また、霧化非許容状態の検出（水量検出部の構成）は、例えば導電率センサにて電解槽１３内の水の導電率を検出することにより行うものであってもよい。これは、イオン吸着電極１７における硬度イオン成分の吸着余力が枯渇した場合、電極間のイオン交換が滞り、電気分解が進まなくなるためプロトン伝導が減少して導電率が低下することを利用するものである。この場合の水の導電率の検出は、導電率センサを使用せず、金属電極１８とイオン吸着電極１７との間を流れる電流量を検出することにより行うものであってもよい。
【００５０】
なお、硬度イオン成分の離脱動作に関し、イオン吸着電極１７からの硬度イオン成分の離脱は、陽極と陰極（電解槽１３とイオン吸着電極１７）とをショートさせておくことにより自然に進行する。そこで、上記の硬度イオン成分の離脱動作に代えて、霧化非許容状態となった場合に、陽極と陰極（電解槽１３とイオン吸着電極１７）とをショートさせて半日〜１日程度放置するようにしてもよい。
【００５１】
（金属電極１８およびイオン吸着電極１７の構造による利点）
金属電極１８は、一般にチタン材料の表面を白金コートしたものが使用されるため、高価である。このため、金属電極１８は、平板構造など、イオン吸着電極１７の上面に対応した寸法の対向面を有するものではなく、図３の（ａ）（ｂ）に示したように、複数の棒状電極部１８ａを一方向に並べて配置した構造であることが好ましい。このような金属電極１８は、イオン吸着電極１７との対向位置に電極部分が存在しない複数の空間部を有し、イオン吸着電極１７よりも疎な構造である。したがって、金属電極１８は、平板構造のものと比較して、低コストの構造となっている。
【００５２】
また、イオン吸着電極１７は、金属電極１８の棒状電極部（電極部分）１８ａと対向する部分（棒状電極部１８ａの直下部分）が凹部１７ａとなり、棒状電極部１８ａと対向しない部分（金属電極１８の電極部分の間の空間部と対向する部分）が凸部１７ｂとなっている。したがって、イオン吸着電極１７における金属電極１８との対向面は、この対向面が平坦面となっている場合と比較して、金属電極１８との距離が略一定となる領域が多くなる。すなわち、金属電極１８からの電解強度が最大となる領域が多くなる。これにより、電解槽１３内の水を弱酸性軟水とする場合の動作、および硬度イオン成分の離脱動作において、これら動作に寄与するイオン吸着電極１７の実行面積を多くし、イオン吸着電極１７のイオン吸着機能を十分に発揮させることができる。すなわち、金属電極１８およびイオン吸着電極１７は、低コストの構成としながら、電極として必要な機能を維持することができる。
【００５３】
なお、図３の（ａ）に示したイオン吸着電極１７の凹部１７ａの面は、金属電極１８の棒状電極部１８ａとの距離を一定にする点から、棒状電極部１８ａの中心を中心とした断面円弧状の面にすることが好ましい。
【００５４】
また、金属電極１８は、棒状電極部１８ａ同士の間に空間部を有する構造であるから、水の電気分解において発生した泡が金属電極１８の下に溜まらず、泡抜けが良好となっている。
【００５５】
（変形例１）
イオン吸着電極１７の裏面における給電体５１の配置位置は、図３の（ａ）（ｂ）に示した位置に代えて、図４の（ａ）（ｂ）に示す位置であってもよい。
【００５６】
図４の（ａ）は、複数の棒状電極部を備えている金属電極１８、およびこの金属電極１８に対応し、給電体５１が下面に配置されているイオン吸着電極１７の電極構造であって図３の（ａ）に示したものとは異なる電極構造を示す縦断面図、図４の（ｂ）は図４の（ａ）に示した電極構造の平面図である。
【００５７】
図４の（ａ）（ｂ）に示す例では、給電体５１は、図３の（ａ）（ｂ）に示す例と同様、棒状に形成され、棒状電極部１８ａと平行となるように配置されている。給電体５１の位置は、イオン吸着電極１７における凸部１７ｂの反対側の位置であり、イオン吸着電極１７を介して棒状電極部１８ａと対向しない位置である。
【００５８】
また、金属電極１８の棒状電極部１８ａのピッチ、すなわちイオン吸着電極１７の凹部１７ａのピッチは、図３の（ａ）（ｂ）に示したものよりも広くなっている。これにより、さらに、電極コストが低減され、電気分解時の泡抜けが向上されている。
【００５９】
（変形例２）
図５の（ａ）は、金属電極１８の変形例を示す平面図である。図５の（ｂ）は、金属電極１８の他の変形例を示す平面図である。図５の（ａ）に示す金属電極１８は、一方向に延びる複数の棒状電極部１８ａ（縦棒）を有し、横棒が存在しない網形状のものである。図３の（ａ）（ｂ）および図４の（ａ）（ｂ）に示した金属電極１８は、このような構造であってもよい。
【００６０】
図５の（ｂ）に示す金属電極１８は、ラス構造（エキスパンドメタル構造）あるいは網目構造のものである。この場合、イオン吸着電極１７における金属電極１８との対向面は、同様に、電極部分（網部分）と対向する部分（電極部分の直下部分）が凹部１７ａとなり、電極部分と対向しない部分（電極部分の間の空間部と対向する部分）が凸部１７ｂとなっている。
【００６１】
なお、金属電極１８の構造は、以上に示したものに限定されず、イオン吸着電極１７との対向位置に電極部分が存在しない複数の空間部を有し、イオン吸着電極１７よりも疎な構造のものであればよい。
【００６２】
（変形例３）
図６の（ａ）は、イオン吸着電極１７の変形例を示す縦断面図である。図６の（ｂ）は、イオン吸着電極１７の他の変形例を示す縦断面図である。図３の（ａ）および図４の（ｂ）に示したイオン吸着電極１７の凹部１７ａは、図６の（ａ）あるいは図６の（ｂ）に示す形状であってもよい。
【００６３】
図６の（ａ）に示すイオン吸着電極１７の凹部１７ａは、断面が略Ｖ字形となっている。また、各凹部１７ａは、同一形状ではなく、互いに異なる形状であってもよい。図６の（ｂ）に示すイオン吸着電極１７の凹部１７ａは、断面が長方形の溝形状となっている。
【００６４】
なお、イオン吸着電極１７の凹部１７ａの形状は、以上に示したものに限定されず、金属電極１８との対向面が平坦面となっている場合と比較して、金属電極１８との距離を略一定とする領域が多くなり、イオン吸着電極１７の実行面積を多できるものであればよい。
【００６５】
〔実施の形態２〕
本発明の他の実施の形態を図面に基づいて以下に説明する。
【００６６】
（電解装置３１の構成）
図７の（ａ）は、電解装置３１（図１参照）に含まれる、図３の（ａ）に示した金属電極１８およびイオン吸着電極１７の構造の他の例を示す縦断面図、図７の（ｂ）は図７の（ａ）に示した構造の平面図である。
【００６７】
図７の（ａ）（ｂ）に示す例では、給電体５１は、イオン吸着電極１７の上面における凸部１７ｂ内に配置されている。すなわち、給電体５１の上、すなわち金属電極１８との対向面側には、遮蔽板（遮蔽部材）５２が配置されている。遮蔽板５２は、給電体５１が金属電極１８と直接対向しないように、給電体５１における金属電極１８との対向面を覆っている。
【００６８】
遮蔽板５２は、例えば樹脂にて形成された取付部材の一部として形成され、その取付部材をイオン吸着電極１７に取り付けることにより、給電体５１の上に配置される構成であってもよい。
【００６９】
図８の（ａ）は、イオン吸着電極１７に対して、遮蔽板５２を有する取付部材を取り付けた状態を示す平面図、図８の（ｂ）は、図８の（ａ）におけるＡ−Ａ線矢視断面図である。
【００７０】
図８の（ａ）（ｂ）に示すように、取付部材５５は、互いに嵌合される枠形状の第１部５３材および第２部材５４を備えている。第１部５３材は、イオン吸着電極１７の上面側に配置され、第２部材５４は、イオン吸着電極１７の下面側に配置される。第１部５３材は、略中央位置すなわちイオン吸着電極１７上の給電体５１が配置される位置に、遮蔽板５２を備えている。
【００７１】
したがって、イオン吸着電極１７の凹部１７ａに給電体５１が配置された状態において、イオン吸着電極１７の上に第１部５３材を配置し、イオン吸着電極１７の下に第２部材５４を配置し、これら第１部５３材と第２部材５４とを嵌合させることにより、給電体５１の上に遮蔽板５２を配置することができる。この場合、給電体５１は遮蔽板５２により押圧されて凹部１７ａに固定される。
【００７２】
（電解装置３１の動作、利点）
上記の構成において、本実施の形態の電解装置３１の動作について以下に説明する。
【００７３】
給電体５１は、イオン吸着電極１７への給電の容易さの点から、イオン吸着電極１７の下面（裏面）に配置するよりも金属電極１８との対向面（上面）に配置するのが好ましい。この場合、給電体５１には、金属電極１８との対向面側には、遮蔽板５２を配置することが好ましい。以下に、このように遮蔽板５２を配置する理由について説明する。
【００７４】
イオン吸着電極１７は、水中の硬度イオン成分の吸着性能を向上させるために、成形材料として例えばポリテトラフルロエチレン（ＰＴＦＥ）などのフッ素樹脂系バインダ材が用いられる場合がある。この場合、バインダ材固有の撥水性のため、イオン吸着電極１７内部への電解液の含浸性が悪くなる。このため、イオン吸着電極１７により、市水を用いて繰り返し硬度イオン成分の吸着と離脱とを繰り返すと、抵抗値の低い給電体５１とイオン吸着電極１７との接触部に硬度イオン成分が優先的に凝集する。特に、イオン吸着電極１７が粘土質であるフッ素系のイオン吸着部材を含む場合、給電体５１とイオン吸着電極１７との接触部に、硬度イオン成分が伝導率の低い炭酸塩として堆積し、次第に給電体５１とイオン吸着電極１７との通電性が低下する。このため、電解装置３１を定電流駆動している場合には電圧値が増加し、電解装置３１を定電圧駆動している場合には電流値が低下するという問題が生じ易い。
【００７５】
そこで、上記のように、遮蔽板５２を設けることにより、この問題を解決している。すなわち、遮蔽板５２は、給電体５１における金属電極１８との対向面を金属電極１８から遮蔽し、給電体５１は金属電極１８との対向方向と直交する横方向のみが開放される。したがって、イオン吸着電極１７と給電体５１との間には硬度イオン成分が堆積し難くなる。これにより、イオン吸着電極１７が市水に対して長時間に渡り硬度イオン成分の吸着および離脱を繰り返した場合であっても、イオン吸着電極１７と給電体５１との通電性が低下する事態、すなわち給電体５１を介してのイオン吸着電極１７への電力供給が阻害される事態を防止することができる。
【００７６】
なお、イオン吸着電極１７における金属電極１８との対向面に配置する給電体５１は、給電体５１の安定した配置の点から、凹部１７ａに配置することが好ましいものの、これに限定されず、他の位置であってもよい。
【００７７】
〔実施の形態３〕
本発明のさらに他の実施の形態を図面に基づいて以下に説明する。
図９は、本実施の形態の加湿器２の内部構造を示す概略の縦断面図である。図１０は、加湿器２の制御系統を示すブロック図である。
【００７８】
（加湿器２の構成）
本実施の形態の加湿器２は、前述の電解装置３１を備えるとともに、さらにイオン発生装置６１を備えたイオン発生型加湿器である。イオン発生装置６１を備えていること、並びに超音波振動子２２およびイオン発生装置６１の動作の制御以外は、前述した加湿器１の構成と同様である。
【００７９】
加湿器２は、超音波振動子２２による霧化動作とイオン発生装置６１のイオン発生動作とを同時に行わない構成である。これは、加湿空気の中では気中イオンが失活するため、イオン発生装置６１から発生するイオンについて所望の効果が得難いためである。
【００８０】
（加湿器２の制御）
そこで、制御回路２６は、超音波振動子２２とイオン発生装置６１とが同時に動作しないように、これら両者の動作を制御する。この制御は、例えば湿度等に基づいて行うことが好ましい。具体的には、加湿器２は湿度センサを備え、制御回路２６は、湿度センサにて検出される湿度が５０％以上の場合にはイオン発生装置６１を動作させ、湿度が５０％未満の場合には超音波振動子２２により霧化を行わせるといった制御を行う。
【００８１】
（加湿器２の利点）
上記の構成により、加湿器２は、例えば自動車内等の挟空間において、空間を加湿し過ぎること無しに効果的に空間除菌を行うことができる。また、湿度が下がった場合においては、ｐＨ３〜３．５程度のミストにより空間を加湿することができる。これにより、アストリンゼン効果などにより、車内の居住性を向上させることができる。
【００８２】
（イオン発生装置６１の構成）
イオン発生装置６１は、従来周知の構成、すなわち従来周知のイオン発生素子を備えた構成のものである。具体的には、イオン発生素子の放電現象により空気中の酸素（Ｏ２）および水（Ｈ２Ｏ）などの分子がエネルギーを受けることで、イオンとしてＨ+（Ｈ２Ｏ）ｍ（ｍは任意の整数）からなるプラスイオン、およびＯ２−（Ｈ２Ｏ）ｎ（ｎは任意の整数）からなるマイナスイオンを発生させるものである。
【００８３】
通常、イオン発生素子は、正負の電圧を交互に印加させることによりプラスイオンおよびマイナスイオンを同時に発生させ、空気中に放出することができる。しかしながら、イオン発生装置６１におけるイオンの発生方法はこれに限定されるものではない。例えば、正負いずれかの一方の電圧のみを印加し、プラスイオンおよびマイナスイオンのいずれか一方のみのイオンを先に発生させた後、次に逆の電圧を印加し既に発生させたイオンとは逆の電荷をもったイオンを発生させることができるものであってもよい。なお、これらのプラスイオンおよびマイナスイオンの発生に必要な印加電圧は、電極の構造にもよるが、１．１〜２．０ｋＶの範囲が好ましい。
【００８４】
また、放電素子の表面に存在する酸素分子および／または水分子を原料として放電現象により発生したプラスイオンおよびマイナスイオンの組成は、主としてプラスイオンとしては、プラズマ放電により空気中の水分子が電離して水素イオンＨ+が生成される。また、これが溶媒和エネルギーにより空気中の水分子とクラスタリングすることによりＨ+（Ｈ２Ｏ）ｍ（ｍは任意の整数）が形成される。一方、マイナスイオンとしては、プラズマ放電により空気中の酸素分子または水分子が電離して酸素イオンＯ２−が生成される。また、これが溶媒和エネルギーにより空気中の水分子とクラスタリングすることによりＯ２−（Ｈ２Ｏ）ｎ（ｎは任意の整数）が形成される。また、これらの両者が反応して過酸化水素Ｈ２Ｏ２、二酸化水素Ｏ２Ｈ、ヒドロキシラジカル・ＯＨなどのさらに活性な活性種を容易に生成することができる。
【００８５】
本実施の形態において、放電により発生させるプラスイオンおよびマイナスイオンの濃度は、それぞれ２０００００個／ｃｍ３以上であることが好ましい。プラスイオンおよびマイナスイオンの濃度がそれぞれ２０００００個／ｃｍ３未満である場合には、アトピーの予防・治療の効果が薄れる傾向にあるためである。なお、ここでのイオン数の定義は、小イオンを対象として計数したものであり、空気中の臨界移動度として、１ｃｍ２／Ｖ・秒としたものである。
【００８６】
〔まとめ〕
本発明の態様１に係る電解装置３１は、電解槽１３と、前記電解槽１３内に設けられ、平行に対向配置された金属電極１８およびイオン吸着電極１７とを備え、前記電解槽１３内の水を、前記金属電極１８および前記イオン吸着電極１７にて電気分解する電解装置３１において、前記金属電極１８は、前記イオン吸着電極１７との対向位置に電極部分（棒状電極部１８ａ）が存在しない複数の空間部を電極面の方向に有し、前記電極部分の面積が前記イオン吸着電極１７の電極部分の面積よりも小さい疎な構造であり、前記イオン吸着電極１７の前記金属電極１８との対向面は、前記金属電極１８の前記電極部分との対向部分が凹部１７ａであり、前記金属電極１８の前記空間部との対向部分が前記凹部１７ａに対する凸部１７ｂである。
【００８７】
上記の構成によれば、金属電極１８は、イオン吸着電極１７との対向位置に電極部分が存在しない複数の空間部を電極面の方向に有し、電極部分の面積がイオン吸着電極１７の電極部分の面積よりも小さい疎な構造であるから、材料費が少なくコストの低減が可能である。
【００８８】
また、イオン吸着電極１７の金属電極１８との対向面は、金属電極１８の電極部分との対向部分が凹部１７ａであり、金属電極１８の空間部との対向部分が凹部１７ａに対する凸部１７ｂであるから、金属電極１８の電極部分との距離が略一定となる領域が多くなる。したがって、イオン吸着電極１７の実行面積を多くし、イオン吸着機能を十分に発揮させることができる。これにより、金属電極１８を例えば線状や網状といった低コストの構成としながら、イオン吸着電極１７のイオン吸着機能を十分に発揮させることができる。
【００８９】
本発明の態様２に係る電解装置３１は、上記態様１において、前記電解槽１３内の水量が第１状態であること、および前記第１状態から減少した第２状態であることを検出する水量検出部（フロートセンサ１９）と、前記金属電極１８および前記イオン吸着電極１７に電力を供給する電源部（電源回路２５）と、前記水量検出部にて前記第１状態が検出された場合に、前記金属電極１８が陽極、かつ前記イオン吸着電極１７が陰極となる電力が供給され、前記水量検出部にて前記第２状態が検出された場合に、前記金属電極１８が陰極、かつ前記イオン吸着電極１７が陽極となる電力が供給されるように、前記電源部を制御する制御部（制御回路２６）とを備えている構成としてもよい。
【００９０】
上記の構成によれば、電解槽１３に水が供給され、電解槽１３内の数量が第１状態である場合には、金属電極１８が陽極、かつイオン吸着電極１７が陰極となり、電解槽１３内にて水の電気分解が行われる。また、イオン吸着電極１７は水に含まれる硬度イオン成分を吸着する。これにより、電解槽１３内には酸性軟水が生成される。酸性軟水は、例えば本電解装置３１を備えている加湿器１において霧化されて減少する。
【００９１】
その後、電解槽１３内の水量が第２状態となった場合には、金属電極１８が陰極、かつイオン吸着電極１７が陽極となり、イオン吸着電極１７では吸着していた硬度イオン成分が水中へ離脱される。その後、離脱された硬度イオン成分を含む水を電解槽１３から排出し、新たな水を電解槽１３に供給すれば、電解槽１３での酸性軟水の生成を再開することができる。
【００９２】
すなわち、電解装置３１では、電解槽１３内の水量が第１状態となった場合と第２状態となった場合とで、金属電極１８およびイオン吸着電極１７に印加する電力の極性を切り替えることにより、電解槽１３内での酸性軟水の生成動作（イオン吸着電極１７による硬度イオン成分の吸着動作を含む）と、イオン吸着電極１７からの硬度イオン成分の離脱動作とを継続して行うことができる。
【００９３】
本発明の態様３に係る電解装置３１は、上記態様２において、前記イオン吸着電極１７における前記金属電極１８との対向面には給電体５１が配置され、前記イオン吸着電極１７へは前記給電体５１を介して前記電源部（電源回路２５）からの給電が行われ、前記給電体５１における前記金属電極１８との対向面には、この対向面を前記金属電極１８から遮蔽する遮蔽部材（遮蔽板５２）が配置されている構成としてもよい。
【００９４】
上記の構成によれば、遮蔽部材は、給電体５１における金属電極１８との対向面を金属電極１８から遮蔽し、給電体５１は金属電極１８との対向方向と直交する横方向のみが開放される。したがって、イオン吸着電極１７と給電体５１との間には硬度イオン成分が堆積し難くなる。また、給電体５１は、イオン吸着電極１７への給電の容易さの点から、イオン吸着電極１７の裏面に配置するよりも金属電極１８との対向面に配置するのが好ましい。
【００９５】
これにより、イオン吸着電極１７が市水に対して硬度イオン成分の吸着および離脱を繰り返した場合であっても、イオン吸着電極１７と給電体５１との通電性が低下する事態、すなわち給電体５１を介してのイオン吸着電極１７への電力供給が阻害される事態を防止することができる。
【００９６】
本発明の態様４に係る電解装置３１は、上記態様２または３において、前記金属電極１８は前記イオン吸着電極１７の上側に配置されている構成としてもよい。
【００９７】
上記の構成によれば、金属電極１８は、イオン吸着電極１７との対向位置に電極部分（棒状電極部１８ａ）が存在しない複数の空間部を電極面の方向に有し、イオン吸着電極１７の上側に配置されている。したがって、水の電気分解において発生した泡は、金属電極１８の下に溜まらず、金属電極１８の空間部を通じて上方へ抜けることができる。これにより、金属電極１８の下に泡が溜まって電気分解が妨害される事態を防止することができる。
【００９８】
本発明の態様５の加湿器１は、上記態様２から４のいずれか１態様の電解装置３１と、前記電解槽１３内の水を霧化する霧化装置（超音波振動子２２）と、イオンを発生するイオン発生装置６１とを備え、前記制御部（制御回路２６）は、前記霧化装置と前記イオン発生装置６１とが同時に動作しないように制御する。
【００９９】
上記の構成によれば、霧化装置とイオン発生装置６１とは同時に動作しないようになっている。すなわち、加湿空気の中では気中イオンが失活するため、霧化装置とイオン発生装置６１とが同時に動作した場合、イオン発生装置６１から発生するイオンについて所望の効果が得難くなる。これにより、霧化装置およびイオン発生装置６１の機能を良好に発揮させることができる。
【０１００】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１０１】
本発明は、例えば自動車内等の挟空間において使用される加湿器として、好適に利用することができる。
【符号の説明】
【０１０２】
１    加湿器
２    加湿器
１１    筐体部
１２    排水槽
１３    電解槽
１４    底壁部
１４ａ  連通穴
１５    開閉部
１６    ソレノイド
１７    イオン吸着電極
１７ａ  凹部
１７ｂ  凸部
１８    金属電極
１８ａ  棒状電極部（電極部分）
１９    フロートセンサ（水量検出部）
２０    給水スポンジ
２１    上壁部
２２    超音波振動子（霧化装置）
２３    給排水口
２４    電源・制御回路部
２５    電源回路
２６    制御回路
３１    電解装置
５１    給電体
５２    遮蔽板（遮蔽部材）
６１    イオン発生装置
【図１】
2016128155.tif 000003
【図２】
2016128155.tif 000004
【図３】
2016128155.tif 000005
【図４】
2016128155.tif 000006
【図５】
2016128155.tif 000007
【図６】
2016128155.tif 000008
【図７】
2016128155.tif 000009
【図８】
2016128155.tif 000010
【図９】
2016128155.tif 000011
【図１０】
2016128155.tif 000012