(57)【要約】      （修正有）【課題】対向電極を大きくすることなく、イオン吸着電極のみ表面積を拡大することが可能であり、機器サイズや生産コストの上昇を抑えるまた、イオン吸着電極は水面から引き上げることが可能な機構とすることで、電解停止時に残水およびイオン吸着電極に菌が繁殖しにくくなり、衛生的に保たれるため電気分解なしに再び加湿に供する水を準備することができる。【解決手段】回転可能な円筒形状のイオン吸着電極３と、その対向電極４を電解槽１内に有する。電解時において、対向電極が水中に配置され、イオン吸着電極は回転軸を水平状態として表面の一部分が水中に浸漬され、電解槽内で回転しながら硬度イオン成分の吸着を行う構造とする。また、電解停止時において、イオン吸着電極を水面上の位置で保持する構造を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能に設けたイオン吸着電極と、
その対極である対向電極と、
上記イオン吸着電極と上記対向電極とを収納する電解槽と、
上記電解槽に蓄えた水と、
上記イオン吸着電極と上記対向電極との間に電圧印可する電源と、を有し、
電解時において上記対向電極は水中に配置され、
上記イオン吸着電極は一部分が水中に浸漬され回転しながら電圧印可されることを特徴とする、水中のイオン吸着装置。
【請求項２】
請求項1において、上記対向電極と上記イオン吸着電極は鉛直方向に向かって対向しており、前記対向電極が前記イオン吸着電極の下方に配置されることを特徴とする、水中のイオン吸着装置。
【請求項３】
請求項1又は２において、電圧印可停止時において上記イオン吸着電極が水面上の位置で保持されることを特徴とする、水中のイオン吸着装置。
【請求項４】
請求項1又は２において、上記イオン吸着電極は軸に沿って一部が削除されており、
電圧印可停止時において上記イオン吸着電極の削除された部分が水面上の位置で水面と対向して保持されることを特徴とする、水中のイオン吸着装置。
【請求項５】
請求項１乃至３に記載の水中のイオン吸着装置と、
イオン吸着が行われた水を微細化する手段と、
微細化した水を搬送する送風手段を有することを特徴とする、加湿器。
【請求項６】
請求項１乃至３に記載の水中のイオン吸着装置と、
送風手段を有し、
イオン吸着が行われた水が浸透した上記イオン吸着電極に送風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、イオン吸着電極と、その対向電極とを備える電極対を電解槽内に有し、上記電極対に電圧を印可して陽イオン成分の吸着を行うことを特徴とする、水中のイオン吸着装置、及び、それを用いた加湿器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、加湿器の水補給タンク内に電極を置き、電解（電気分解）を行って電極で発生した酸性水を超音波振動子がある槽に導入することで、生成した酸性水を利用して加湿する加湿器があった。このような装置では、超音波素子部に残留した酸性水については制菌効果を有するため、菌が繁殖しにくい、といった特徴があった。（以降、特許文献１とする）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１１７０８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載されているような装置の場合、水中のカルシウム（Ｃａ）イオンやマグネシウム（Ｍｇ）イオンといった硬度イオン成分を短時間で吸着するには、電極面積を広く取る必要があるため、イオン吸着電極と対向電極を平面で対向させる場合、イオン吸着電極の面積を広くする必要があり、機器サイズが大きくなってしまうといった問題があった。更に、高価な貴金属でコートする必要のある対向電極が大きくなると生産コストが上昇する、といった問題があった。
【０００５】
また、同方法の場合、水中のカルシウム（Ｃａ）イオンやマグネシウム（Ｍｇ）イオンを吸着して水を弱酸性化した後に電極を水中に長期間放置すると、一旦弱酸性化した水もほぼ中性に戻るという問題が発生する。またイオン吸着電極として一般的な活性炭をベースに形成した場合、多孔質の活性炭中において菌が増殖してしまい不衛生になるという問題が発生する恐れがあった。従って、再び加湿に供する水を準備する場合は、先ず電気分解を行って、前回使用時から増殖した菌を一旦減少させてから、加湿に供する必要があった。
【０００６】
従って、不使用時に活性炭電極を水中に漬けておくと、雑菌の温床となるため引き上げることが望ましいが、通常設計する場合、電気分解時に発生するガス抜けを良くするため、「活性炭電極が下、対向電極が上」とする構造が多い。このような構造とした場合、両電極をセットで水中から引き上げる必要があった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記問題点を解決するために、本発明は、筒形に形成して表面積を拡大するとともに回転可能に設けたイオン吸着電極と、その対向電極を備える電極対を電解槽内に有する。また、前記電極対は電解時において、対向電極が水中に配置され、前記イオン吸着電極は一部分が水中に浸漬され、電解槽内で回転しながら硬度イオン成分の吸着を行うことを特徴とする。このようにすることで、対向電極を大きくすることなくイオン吸着電極のみ表面積を拡大することが可能である。
【０００８】
また、本発明では、前記対向電極とイオン吸着電極は鉛直方向に向かって対向しており、前記対向電極が前記イオン吸着電極の下方に配置されることを特徴とする。このようにすることで、対向電極から上昇する泡に発生した次亜塩素酸を含ませてイオン吸着電極に当てることが出来る。
【０００９】
また、本発明では、電解停止時において前記イオン吸着電極を水面上の位置で保持することを特徴とする。このようにすることで、イオン吸着電極で雑菌が繁殖することが抑制できる。
【００１０】
また、本発明では、上記のイオン吸着装置を用い、さらにイオン吸着が行われた水を細径化するミスト発生手段と送風装置とを有し、発生したミストを送風装置で送出して、加湿することを特徴とする。このようにすることで、硬度イオン成分が除去された水を加湿に使用できる。
【００１１】
また、本発明では、上記のイオン吸着装置を用い、送風装置を有してイオン吸着電極表面に送風装置で送風して湿り空気発生させ、室内へ送出することにより、加湿することを特徴とする。このようにすることで、硬度イオン成分が除去された水を、ミスト発生装置を使用せずに加湿に使用できる。
【発明の効果】
【００１２】
以上のように、本発明によれば、前記対向電極を大きくすることなくイオン吸着電極のみ表面積を拡大することが可能であり、機器サイズや生産コストの上昇を抑えることができる。また、イオン吸着電極は水面から引き上げることが可能な機構とすることで、電解停止時に残水およびイオン吸着電極に菌が繁殖しにくくなり、衛生的に保たれるため電気分解なしに再び加湿に供する水を準備することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態1にかかわる加湿器の概略構造を示す図である。
【図２】本発明の実施形態1にかかわるイオン吸着電極の変形例を示す図である。（ａ）は多角形の例、（ｂ）は突起付円筒形の例である。
【図３】本発明の実施形態２にかかわる加湿器の概略構造を示す図である。
【図４】本発明の実施形態３にかかわる加湿器の概略構造を示す図である。
【図５】本発明の実施形態４にかかわる加湿器の概略構造を示す図である。
【図６】本発明の実施形態５にかかわる加湿器の概略構造を示す図である。
【図７】（ａ）は図６の加湿器を上から見た構造を示す図、（ｂ）は図６の加湿器を下から見た構造を示す図である。
【図８】本発明の実施形態５にかかわるイオン吸着電極の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
〔実施形態１〕
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明に係る水中のイオン吸着方法を利用した加湿器の概略構造を示す図である。
【００１５】
本発明にかかわる加湿器は、電解槽１、水補給槽２、イオン吸着電極３、対向電極４、水補給槽２から水の給水と止水を行う補給弁５、排水タンク６、電解槽１の排水と止水を行う排水弁７、ミスト発生装置８、送風ファン９と加湿空気を送出する送風口１０とを備える。
【００１６】
記載は省略するが、以上に加えて、イオン吸着電極３と対向電極４との間に電圧印可する電解電源装置と配線、およびミスト発生装置８を駆動する駆動装置と配線、イオン吸着電極３を回転させるモータ、および上記電源装置と駆動装置とモータを含んで制御する制御部を備える。
【００１７】
電解電源装置としては、直流電気を供給できるものであればよく、交流電源から直流を得る装置、太陽電池や燃料電池など直流発電する装置、乾電池などの１次電池や蓄電池などの２次電池のいずれであってもよい。
【００１８】
本発明の実施形態１に係る加湿器は、円筒３ｂの表面に活性炭電極３ａを設けたイオン吸着電極３と、その対向電極４からなる電極対を電解槽１内に有する。前記電極対は電解時において対向電極４が水中に設置される。イオン吸着電極３は、回転軸３ｅを水平にした状態で、活性炭電極３ａの一部分が水中に浸漬されて対向電極４に対向する。このような配置で、電解槽１内で前記円筒３ｂを回転しながら水補給用槽２から給水される水に対して硬度イオン成分の吸着を行う。
【００１９】
イオン吸着電極３は、図示をしていないモータで図中の矢印方向に回転される。モータは、制御性が良いステッピングモータなどが使用されるが、特に限定するものではない。
【００２０】
ここで、円筒３ｂへの活性炭電極３ａの貼付け方としては、回転可能に設けられた円筒３ｂの表面に沿って直径０．５ｍｍ程度のチタン材に白金などの貴金属コートしたものなどで形成した集電体を円筒長手方向の中央に１本、又は間隔をあけて２本程度巻きつける。さらに、集電体部分を避けて撥水性両面テープなどを貼り付けて、その上に活性炭電極３ａを粘着させることにより円筒３ｂの表面に活性炭電極３ａを取り付ける。
【００２１】
上記構成の電極対を使用したイオン吸着装置の電気分解動作について説明する。先ず、電解槽１内に原水を水補給槽２から供給する。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。
【００２２】
前記の電解槽１において電気分解およびイオン吸着が行われる。例えば、対向電極４として、電極サイズ幅１０ｍｍ×長さ１５０ｍｍ×厚さ１ｍｍの白金コートチタン電極を陽極に、イオン吸着電極３として、半径５０ｍｍ×長尺方向１５０ｍｍの円筒３ｂの表面に活性炭電極３ａを隙間なく貼り付け陰極にして、電極間の最短距離１０ｍｍで対向させる。
【００２３】
上記構成のイオン吸着装置において、イオン吸着電極３と対向電極４との間に直流電圧を印可する。この時、電解槽１では陽極である対向電極４から水素イオン（Ｈ＋）が生成すると共に、主に酸素ガスが発生する（下記、式（１））。
【００２４】
Ｈ２Ｏ→１／２Ｏ２↑＋２Ｈ＋＋２ｅ−          ・・式（１）
【００２５】
また、この時、電解槽１の陰極であるイオン吸着電極３では、水道水等に溶存しているＭｇイオン、Ｃａイオンなどの硬度イオン成分（Ｍ２＋と表記）を、電気二重層イオンとして、下記の式（２）で示すようにイオン吸着電極３の有する吸着面を利用して効果的に吸着させている。
【００２６】
Ｍ２＋＋２ｅ−→Ｍ                          ・・式（２）
【００２７】
なお、陰極でも上述の式（１）のような水の電気分解が起きるが、陰極としてイオン吸着電極を用いた場合、金属電極を用いた場合と比較して水酸基ＯＨ−イオンの発生は限定的である。
【００２８】
従って、Ｍｇイオン、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共に、陽極で発生するＨ＋イオンが増加することにより、水はｐＨ（ペーハー）がｐＨ３〜３．５程度まで減少して酸性化する。
【００２９】
本発明では陰極であるイオン吸着電極３において効果的にイオン吸着を行うことで、弱酸性軟水の生成を高速に行うことが可能であり、その為にはイオン吸着電極３の吸着面積を大面積化することが望ましい。
【００３０】
そこで、本発明では上記のようにイオン吸着電極３として活性炭電極３ａを円筒３ｂ表面に貼り付けることで、上記の場合、イオン吸着電極の表面積を３０倍以上（＝（２×３．１４×５０ｍｍ×１５０ｍｍ）／（１０ｍｍ×１５０ｍｍ））にすることが可能となる。更に、陽極として使用する対向電極４の面積を最小化することができるため、金属電極の価格が支配的である電極部分の価格を大幅に抑えることが可能となる。
【００３１】
なお、上記円筒３ｂの回転速度は水中の硬度イオンが確実に吸着でき、更にイオン脱着の際に吸着したイオンが確実に脱着できるように、円筒表面が１０〜１００ｍｍ／ｍｉｎ程度で回転させるのが好適である。回転は連続して行われるものでも、休止期間を挟んで間欠して行われるものであってもよい。
【００３２】
上記において陽極に用いられる対向電極４は、水の電気分解を効率的に行いやすい金属、例えば白金、金、パラジウム、ロジウム、イリジウムの内、いずれか１つの金属またはその合金の他、それらの酸化物が好適である。例えばチタンからなる電極の表面を白金でコートしたものが用いられる。
【００３３】
また、イオン吸着電極３は活性炭をベースにした物が好適であり、活性炭をベースに、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等のバインダ材、導電性物質などを担持して成形したものが望ましい。
【００３４】
本実施形態では、イオン吸着電極３は、活性炭電極３ａを回転可能な円筒３ｂ表面に貼り付けて構成しているが、活性炭を回転可能な円筒形電極としたものであってもよい。また、活性炭に替えて、ゼオライトなどの多孔質体に導電性を持たせたもの、金属多孔質体、金属多孔質体に活性炭を担持させたものなどであってもよい。
【００３５】
なお、本実施形態ではイオン吸着電極３を回転可能な円筒３ｂの表面上に活性炭電極３ａを貼り付けた構造としたが、円筒３ｂはその軸に垂直な断面が多角形である多角柱で置き換えることが出来る。例えば、３角柱、４角柱であってもよく、もっと多くの面を有する角柱であってもよい。
【００３６】
このような形状の例を図２の（ａ）に示す。このような形状を用いる場合には、イオン吸着電極を連続的に回転させるよりも、角柱の各面が水面下にある時間を一定にするようにした間欠回転が好ましい。
【００３７】
また、円筒３ｂは周表面に凹凸を設けた円筒で置き換えることが出来る。このような形状の例を図２（ｂ）に示す。図２（ｂ）に示すように、回転可能な円筒３ｂの表面に活性炭電極３ａが貼り付けられ、活性炭電極３ａの表面には凹凸が形成される。凹凸形状はリブ３１ａや突起３１ｂ、さらにくぼみ、であってもよく、これらの組み合わせであってもよい。
【００３８】
凹凸形状は、活性炭電極３ａの表面積を拡大するためのものであって、形状や形成方法にはすでに公知の方法が用いられる。凹凸形状は、円筒３ｂの表面を変形することで形成してもよく、単に活性炭電極３ａの表面を変形して形成してもよい。
【００３９】
イオン吸着電極３と対向電極４との間隔が急激に変化することを避けるために、リブ３１ａや突起３１ｂは、緩やかな傾斜面で形成されるのが好ましい。また、突出高さやくぼみ深さもあまり高くないものが好ましい。
【００４０】
なお、上記電解槽１においては、例えばｐＨセンサを電解槽に配置するなどして水中のｐＨをモニタする等して検出できるが、イオン吸着電極の吸着可能サイトが一杯になった段階で所望のｐＨまで下げることができなくなる。
【００４１】
かかる場合、イオン吸着電極３および対向電極４を電解時と同じ位置のままで、電解電源装置の回路の極性を反転させ、電極対に逆方向の電流を印加する。イオン吸着電極３は、電解時と同じ速度で回転駆動することが好ましい。こうすることで、下記式（３）のようにイオン吸着電極３に吸着されていた硬度イオン成分を残水中に脱着し、イオン吸着電極３をリフレッシュすることが可能である。
【００４２】
Ｍ→Ｍ２＋＋２ｅ−                          ・・式（３）
【００４３】
かかる逆電解を行った後の脱着水は適宜排水弁７を開放し、排水槽６に廃棄する。脱着水を廃棄した後、再度、水を水補給槽２から給水弁５を開いて補給することで、イオン吸着電極３の繰り返し使用が可能となる。
【００４４】
水補給槽２はふた２ａを備え、適宜給水可能になっている。水補給槽２は、電解槽１に収納される構造になっており、吸水時には取り外して持ち運びできる構造とすることで利便性が向上できる。
【００４５】
本実施形態では、上記構造のイオン吸着装置に、さらにミスト発生装置８と送風ファン９を備えて加湿器としている。上記生成した弱酸性軟水についてミスト発生装置８により細粒子化し、送風ファン９により外部へと送風口１０からミスト送風することで、室内の湿度を上昇させる。
【００４６】
本実施形態では、ミスト発生装置８は、超音波素子を使用したものとするが、回転円盤による遠心式微細化装置や静電霧化装置など一般に知られている方法が使用可能である。
【００４７】
本実施形態では、対向電極４とミスト発生装置８とを近接して設けたので、主に対向電極４で生成されるＨ＋イオンが多く含まれた酸性水を効率的にミスト化することが出来る。発生したミストは、送風ファン９によって送風口１０を経由して室内へ送出されて室内空気を加湿する。このように、酸性水で形成されたミストを効率的に送出することで、浮遊菌等を殺菌して衛生的な加湿が出来る。
【００４８】
〔実施形態２〕
本発明に係る別の実施形態を示す。説明の便宜上、実施形態１と同じ構成要素には同じ記号を付し説明を省略する。また、イオン吸着電極３と対向電極４との間に電圧印可する電解電源装置、ミスト発生装置８を駆動する駆動装置、イオン吸着電極３を回転駆動するモータ、およびこれらを制御する制御部については記載を省略する。
【００４９】
図３は本発明に係る水中のイオン吸着方法を利用した加湿器の別の構成を示す図である。対向電極４とイオン吸着電極３は鉛直方向に向かって対向しており、前記対向電極４が前記回転可能に設けられたイオン吸着電極３の下方に配置されている。その他の構造については、実施形態１と同じである。
【００５０】
本発明では、対向電極４が回転可能に設けられたイオン吸着電極３の鉛直下方に配置されることで、電解槽１内の水量を最低限まで抑えた場合であってもイオン吸着電極３と対向電極４間で水の電気分解及びイオン吸着が可能であり、電解槽１中の水１ａを短時間で弱酸性軟水にすることができる。
【００５１】
すなわち、本実施形態の場合、電解槽１内における水深を電極対間の最短距離を確保すればよく、電解槽１内に貯める水量を最低限に抑えることが出来る。掛かる最低量の水に対して電気分解を施す為、電解槽１中の水を短時間でｐＨ３〜３．５程度の弱酸性軟水にすることができる。
【００５２】
本実施形態の場合、対向電極４を回転可能に設けられたイオン吸着電極３の下方に配置することで、対向電極４から電気分解時に発生する次亜塩素酸でイオン吸着電極３表面を除菌できるという効果も奏する。これは上述の式（１）と同時に式（４）、式（５）で記載する陽極で起こる反応により発生する次亜塩素酸（ＨＣｌＯ）を用いるものである。雑菌が繁殖しやすい活性炭電極３ａの表面に対し除菌成分である次亜塩素酸を含む泡を当てることで、イオン吸着電極３表面での菌の繁殖を抑えることが可能となる。
【００５３】
２Ｃｌ−→Ｃｌ２＋２ｅ−                        ・・式（４）
【００５４】
Ｃｌ２＋Ｈ２Ｏ⇔ＨＣｌＯ＋Ｈ＋＋Ｃｌ−          ・・式（５）
【００５５】
上記生成した弱酸性軟水についてミスト発生装置８により細粒子化し、送風ファン９により送風口１０から外部へとミストを含んで送風することで、室内湿度を上昇させる。本実施形態では、ミスト発生装置８は、超音波素子を使用したものとするが、回転円盤による遠心式微細化装置や静電霧化装置など一般に知られている方法が使用可能である。
【００５６】
上記において陽極に用いられる対向電極４は水の電気分解を効率的に行いやすい金属、例えば白金、金、パラジウム、ロジウム、イリジウムの内、いずれか１つの金属またはその合金の他、それらの酸化物が好適である。例えばチタンからなる電極の表面を白金でコートしたものが用いられる。
【００５７】
また、イオン吸着電極３は活性炭をベースにした物が好適であり、活性炭をベースに、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等のバインダ材、導電性物質などを担持して成形したものが望ましい。
【００５８】
本実施形態では、イオン吸着電極３は、活性炭電極３ａを回転可能な円筒３ｂ表面に貼り付けて構成しているが、活性炭を回転可能な円筒形電極としたものであってもよい。また、活性炭に替えて、ゼオライトなどの多孔質体に導電性を持たせたもの、金属多孔質体、金属多孔質体に活性炭を担持させたものなどであってもよい。
【００５９】
なお、本実施形態ではイオン吸着電極３を回転可能な円筒３ｂの表面上に活性炭電極３ａを貼り付けた構造としたが、実施形態１で例示したように、円筒３ｂはその軸に垂直な断面が多角形である多角柱で置き換えることが出来る。
【００６０】
このような形状を用いる場合には、イオン吸着電極を連続的に回転させるよりも、角柱の各面が水面下にある時間を一定にするようにした間欠回転が好ましい。
【００６１】
また、実施形態１と同様に、イオン吸着電極３は周表面に凹凸を設けた形状を付加することが出来る。凹凸形状は突起、くぼみや、リブであってもよく、これらの組み合わせであってもよい。
【００６２】
凹凸形状を微細な突起、微細なくぼみ、傾斜面がなだらかな突起、傾斜面がなだらかなくぼみや、傾斜面がなだらかなリブなどで構成した場合には、イオン吸着電極３の表面と対向電極４との距離を著しく変化させる恐れがなく好ましい。
【００６３】
〔実施形態３〕
本発明に係る別の実施形態を示す。説明の便宜上、実施形態１と同じ構成要素には同じ記号を付し説明を省略する。また、イオン吸着電極３と対向電極４との間に電圧印可する電解電源装置、イオン吸着電極３を回転駆動するモータ、およびこれらを制御する制御部については記載を省略する。
【００６４】
図４は本発明に係る水中のイオン吸着方法を用いた加湿器であり、本実施形態では、実施形態１または２とは異なり、ミスト発生装置８が省略される。ミスト発生装置８を省略する方法として、回転可能に設けられた円筒３ｂに貼り付けたイオン吸着電極３の表面に送風ファン９から送風することにより、イオン吸着電極３表面に付着した水を気化することを特徴とする。
【００６５】
すなわち、実施形態１および２で説明したようにイオン吸着電極３と対向電極４との間に直流電圧を印可してイオン吸着電極３内に水１ａ中の硬度イオン成分が吸着される。硬度イオン成分が除去され、イオン吸着電極３表面に付着した水に対して、シロッコファン、プロペラファンなどの送風ファン９により送風して気化することで、硬度イオン成分が除かれた水が気化されることになる。
【００６６】
これにより、硬度イオン成分が気化されることなく、長期間使用により家具などに白い粉が付着するといった問題が起こりづらくなる。また、電解後の水は陽極で発生した次亜塩素酸で除菌されているため、呼吸器疾患といった問題も起こりにくくなる。
【００６７】
なお、ここでイオン吸着電極３としては吸水性の高い材料が好ましい。実施形態１または実施形態２で使用した活性炭電極３ａに、例えば、更に繊維状の多孔質体に活性炭や導電物質を担持させたものや、活性炭、バインダ、導電物質等を濾紙に混抄することにより形成した混抄紙（例えば、安積濾紙株式会社製）を多層化して形成したものなどが加えられることが望ましい。
【００６８】
すなわち、掛かる材料の場合、繊維状の多孔質体であるため、送風による気化効率が高く、更に、長期不使用により絶乾状態になった場合であっても、容易に水を浸透することができるため、比較的長期間にわたって安定した特性を発揮するためである。
【００６９】
また、活性炭電極３ａ表面に保水性に優れた紙などで保水層を設けて、保水量を増強する構造とするのもよい。保水層用の材料には不織布や紙など保水力に優れ通気性の高いものが好ましい。
【００７０】
上記において陽極に用いられる対向電極４は、水の電気分解を効率的に行いやすい金属、例えば白金、金、パラジウム、ロジウム、イリジウムの内、いずれか１つの金属またはその合金の他、それらの酸化物が好適である。例えばチタンからなる電極の表面を白金でコートしたものが用いられる。
【００７１】
また、イオン吸着電極３は活性炭をベースにした物が好適であり、活性炭をベースに、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等のバインダ材、導電性物質などを担持して成形したものが望ましい。
【００７２】
本実施形態では、イオン吸着電極３は、活性炭電極３ａを回転可能な円筒３ｂ表面に貼り付けて構成しているが、活性炭を回転可能な円筒形電極としたものであってもよい。また、活性炭に替えて、ゼオライトなどの多孔質体に導電性を持たせたもの、金属多孔質体、金属多孔質体に活性炭を担持させたものなどであってもよい。
【００７３】
なお、本実施形態ではイオン吸着電極３を回転可能な円筒３ｂの表面上に活性炭電極３ａを貼り付けた構造としたが、円筒３ｂはその軸に垂直な断面が多角形である多角柱で置き換えることが出来る。例えば、３角柱、４角柱であってもよく、もっと多くの面を有する角柱であってもよい。
【００７４】
このような形状を用いる場合には、イオン吸着電極３を連続的に回転させるよりも、角柱の各面が水面下にある時間を一定にするようにした間欠回転が好ましい。
【００７５】
また、イオン吸着電極３は周表面に凹凸を付与した形状とすることが出来る。凹凸形状は突起やくぼみ、またはリブであってもよく、両者の組み合わせであってもよい。
【００７６】
凹凸形状を微細な突起、微細なくぼみ、傾斜面がなだらかな突起、傾斜面がなだらかなくぼみや、傾斜面がなだらかなリブなどで構成した場合には、イオン吸着電極３の表面と対向電極４との距離を著しく変化させる恐れがなく好ましい。
【００７７】
〔実施形態４〕
実施形態１から３に例示した本発明では、電解終了後において、雑菌が繁殖しやすい活性炭電極３aを水中から取り出すことが望ましく、掛かる手法の代表例を下記に記載する。
【００７８】
例としては、電気分解停止後、前記回転可能に構成したイオン吸着電極３の引き上げを行う機構を設ける方法である。電極を引き上げる構造としては、イオン吸着電極３の回転軸３ｅの両端部に各々ベルトの一端を固定し、モータで巻き上げる構造などが利用出来る。
【００７９】
図５に本実施形態にかかわる加湿器の概略構造を示す。基本的な構造は実施形態３と同じであるが、イオン吸着電極３を水面上に引き上げるための巻き上げ機１１とベルト１２が追加されている。説明の便宜上、実施形態３と同じ構成要素には同じ記号を付し説明を省略する。また、イオン吸着電極３と対向電極４との間に電圧印可する電解電源装置、イオン吸着電極３を回転駆動するモータ、巻き上げ機を駆動するモータ、およびこれらを制御する制御部については記載を省略する。
【００８０】
本実施形態では、イオン吸着による水中の硬度イオン成分除去、およびイオン吸着電極のリフレッシュは、実施形態１と同様に行われるため説明は繰り返さない。巻き上げ機１１はモータの出力軸に変速ギアヘッドを付加して低速回転とした出力軸に、ベルト１２を巻き取るためのプーリを固定したもので、構造そのものは一般的なものであり特に詳細な説明はしない。
【００８１】
本実施形態では、イオン吸着電極３によって電解槽１の水１ａ内の硬度イオン成分が吸着除去されたことをｐＨセンサなどで検出した後に、イオン吸着電極３への電圧印可が停止される。電解が停止されるとともに巻き上げ機１１が駆動されてベルト１２が巻き取られ、イオン吸着電極３が水面上へと引き上げられて保持される。
【００８２】
本実施形態では対向電極４は金属電極であり、雑菌などが特に繁殖するわけではないので可動式とする必要はないが、イオン吸着電極３と一体で可動式としてもよい。イオン吸着電極３が水面上で保持される構成となっていれば、他の構造であってもよい。
【００８３】
上記生成した弱酸性軟水について、実施形態３で示したように、送風ファン９により直接イオン吸着電極３の表面に送風し、湿り空気を外部へと送風口１０から送風することで、室内の湿度を上昇させる。
【００８４】
また、実施形態１または２で示したように、ミスト発生装置８により生成した弱酸性軟水を細粒子化し、送風ファン９により外部へと送風口１０からミストを含んで送風することで、室内の加湿をさせる構造も可能である。
【００８５】
上記において陽極に用いられる対向電極４は水の電気分解を効率的に行いやすい金属、例えば白金、金、パラジウム、ロジウム、イリジウムの内、いずれか１つの金属またはその合金の他、それらの酸化物が好適である。例えばチタンからなる電極の表面を白金でコートしたものが用いられる。
【００８６】
また、イオン吸着電極３は活性炭をベースにした物が好適であり、活性炭をベースに、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等のバインダ材、導電性物質などを担持して成形したものが望ましい。
【００８７】
本実施形態では、イオン吸着電極３は、活性炭電極３ａを回転可能な円筒３ｂ表面に貼り付けて構成しているが、活性炭を回転可能な円筒形電極としたものであってもよい。また、活性炭に替えて、ゼオライトなどの多孔質体に導電性を持たせたもの、金属多孔質体、金属多孔質体に活性炭を担持させたものなどであってもよい。
【００８８】
なお、本実施形態ではイオン吸着電極３を回転可能な円筒３ｂの表面上に活性炭電極３ａを貼り付けた構造としたが、円筒３ｂはその軸に垂直な断面が多角形である多角柱で置き換えることが出来る。例えば、３角柱、４角柱であってもよく、もっと多くの面を有する角柱であってもよい。
【００８９】
このような形状を用いる場合には、イオン吸着電極を連続的に回転させるよりも、角柱の各面が水面下にある時間を一定にするようにした間欠回転が好ましい。
【００９０】
また、イオン吸着電極３は周表面に凹凸を設けることが出来る。凹凸形状は突起やくぼみ、またはリブであってもよく、両者の組み合わせであってもよい。
【００９１】
凹凸形状を微細な突起、微細なくぼみ、傾斜面がなだらかな突起、傾斜面がなだらかなくぼみや、傾斜面がなだらかなリブなどで構成した場合には、イオン吸着電極３の表面と対向電極４との距離を著しく変化させる恐れがなく好ましい。
【００９２】
〔実施形態５〕
図６に本発明の他の実施形態について記載する。説明の便宜上、実施形態１と同じ構成要素には同じ記号を付し説明を省略する。また、イオン吸着電極３と対向電極４との間に電圧印可する電解電源装置、イオン吸着電極３を回転駆動するモータ、ミスト発生装置８を駆動する駆動装置、およびこれらを制御する制御部については記載を省略する。
【００９３】
図６に示すように、本実施形態では、回転可能に設けられた円筒３ｂ表面の一部について活性炭電極３aの無い部分を形成する。円筒３ｂ内部で活性炭電極３ａの無い部分に対向する位置にバランサ３ｄを入れるなどして、電気分解停止後、イオン吸着電極３の回転駆動を停止した時に、バランサ３ｄの重さで自然に回転して、イオン吸着電極３表面の活性炭電極３ａが無い部分３ｃが水中に浸かるような構造とする。
【００９４】
本実施形態の構造については、イオン吸着電極３を水面上に引き上げるなどの特段の駆動機構や駆動時のクリアランスが必要ないため、実施形態３と比較して加湿器の小型化や低コスト化が実現しやすくより好ましい。
【００９５】
ここで、円筒３ｂへの活性炭電極３ａの貼付け方としては、回転可能に設けられた円筒３ｂ表面に沿って、直径０．５ｍｍ程度のチタン材に白金などの貴金属コートしたものなどで形成した集電体を  円筒長手方向の中央に１本又は少し間隔をあけて２本程度巻きつける。さらに、集電体部分を避けて撥水性両面テープなどを貼り付けることにより円筒３ｂの表面に活性炭電極３ａを取り付ける。
【００９６】
円筒３ｂの円周部長さよりも活性炭電極３ａの巻き付け長さを短くし、部分的に円筒３ｂが露出するように形成している。このように構成することで、電解停止時に円筒３ｂ内に設けたバランサ３ｄの働きで、活性炭電極が無い部分３ｃが水面下に存在するようにされている。
【００９７】
円筒３ｂ表面と活性炭電極３ａとの間に巻き付けた集電体は、活性炭電極３ａが無い部分３ｃでは表面に露出する構造となっている。露出した集電体は、対向電極４との間で水１ａの電気分解に直接関与する。これによって、活性炭電極３ａが無くても電気分解が継続される。
【００９８】
本実施形態のように、集電体と対向電極４との間で水１ａの電気分解が行われても、硬度イオン成分の吸着はわずかであり、特別な効果を生じない。従って、活性炭電極３ａが無くても集電体が全く露出しない構造としてもよい。また、線状の集電体を設ける代わりに、円筒３ｂの表面に導電体を貼り付ける構造、電着などで導電層を設けるなどの構造としてもよい。さらに円筒３ｂが導電体で形成されてもよい。
【００９９】
線状の集電体に代えて、円筒３ｂの表面に導電体を貼り付ける構造、電着などで導電層を設けるなどの構造、さらに円筒３ｂが導電体で形成される構造については、実施形態１から４についても採用が可能であり、適宜選択して採用される。
【０１００】
実施形態４で説明したようにイオン吸着電極３を活性炭電極などで構成している場合に、水中の硬度イオン成分の吸着が完了した状態でイオン吸着電極３を水中に放置すると、電解槽１中の水が中性化し雑菌が水１ａやイオン吸着電極３で繁殖する。実施形態４もしくは本実施形態のように活性炭電極３ａ部分を水面上で保持することで雑菌が繁殖することが防止できる。
【０１０１】
上記生成した弱酸性軟水について、実施形態１または２で示すように、ミスト発生装置８により細粒子化し、送風ファン９により外部へと送風口１０からミストを含んで送風することで、室内の湿度を上昇させることが出来る。
【０１０２】
また、実施形態３で示したように、送風ファン９により直接イオン吸着電極３の表面に送風し、湿り空気を外部へと送風口１０から送風することで、室内の湿度を上昇させることが出来る。
【０１０３】
上記において陽極に用いられる対向電極４は水の電気分解を効率的に行いやすい金属、例えば白金、金、パラジウム、ロジウム、イリジウムの内、いずれか１つの金属またはその合金の他、それらの酸化物が好適である。例えばチタンからなる電極の表面を白金でコートしたものが用いられる。
【０１０４】
また、イオン吸着電極３は活性炭をベースにした物が好適であり、活性炭をベースに、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等のバインダ材、導電性物質などを担持して成形したものが望ましい。
【０１０５】
本実施形態では、イオン吸着電極３は、活性炭電極３ａを回転可能な円筒３ｂ表面に貼り付けて構成しているが、活性炭を回転可能な円筒形電極としたものであってもよい。また、活性炭に替えて、ゼオライトなどの多孔質体に導電性を持たせたもの、金属多孔質体、金属多孔質体に活性炭を担持したものなどであってもよい。
【０１０６】
なお、本実施形態ではイオン吸着電極３を回転可能な円筒３ｂの表面上に活性炭電極３ａを貼り付けた構造としたが、円筒３ｂはその軸に垂直な断面が多角形である多角柱で置き換えることが出来る。例えば、６角柱であってもよく、もっと多くの面を有する角柱で断面が円形に近い方がよい。
【０１０７】
また、図７に示すように、円筒３ｂはその軸に垂直な断面がＤ字型となるように円筒の側面の一部が切り取られた形状で置き換えることが出来る。この形状は、円筒３ｂの側面を軸線に沿って切除して平面３ｆを形成する。形成された平面３ｆと回転軸３ｅとの距離が、水１ａの水面と回転軸３ｅとの距離よりも短く、かつ円筒３ｂの半径よりも大きくなるように寸法が定められる。イオン吸着電極３ａに形成された平面３ｆが、水面と対向するような姿勢で水面上に保持されることで、本実施形態と同じ効果が得られる。
【０１０８】
なお、上記実施形態によらず、円筒３ｂに替えて断面形状が長円形、楕円形、長方形などの形状で活性炭電極の一部を水中に浸漬しない状態にできる形状であればこれらに限られないものとする。
【０１０９】
〔まとめ〕
電極に活性炭電極を用い、対向電極に金属電極を用いるイオン吸着装置を搭載し、水中の硬度イオン成分を吸着除去するとともに生成した弱酸性水を加湿に用いる加湿器において、本発明にかかわる一実施形態では、イオン吸着電極は円筒の表面に活性炭電極を巻き付けて形成される。
【０１１０】
イオン吸着電極は、その表面の一部が水中に没するように配置され、水中に設置された対向電極との間に電圧を印可されて電解を行うように構成される。さらに、イオン吸着電極は、円筒の軸を中心に回転可能であって、電解が継続される期間中、上記回転軸の周りに回転をされながら電解を行う。
【０１１１】
このように構成することによって、イオン吸着電極の面積を拡大することが出来るので、イオン除去に必要な時間を短くすることが出来る。また、処理水量を多くすることができる。
【０１１２】
また、このように構成することによって、イオン吸着電極の面積を拡大しながらも、加湿器全体の大きさを大きくすることを抑制できる。また、貴金属を使用する対向電極を大きくする必要がないので製造コストを低くできる。
【０１１３】
また、本発明にかかわる一実施形態では、対向電極はイオン吸着電極の鉛直方向下方に配置される。イオン吸着電極は、その表面の一部が水中に没するように配置され、水中に設置された対向電極との間に電圧を印可されて電解を行うように構成される。
【０１１４】
このように構成することによって、電解時に対向電極から次亜塩素酸ＨＣｌＯを含む泡が上昇してイオン吸着電極に当たる。これによってイオン吸着電極の表面が殺菌されて雑菌の繁殖を抑制することが出来る。
【０１１５】
また、本発明にかかわる一実施形態では、イオン吸着電極を水面上に引き上げる機構を有する。水中の硬度イオン成分を吸着する動作を停止している期間は、イオン吸着電極を電解槽の水面上に保持する。
【０１１６】
このように構成することによって、電解停止時の加湿用水およびイオン吸着電極で雑菌が繁殖することを抑制し衛生的な加湿器とすることが出来る。
【０１１７】
また、本発明にかかわる一実施形態では、イオン吸着電極の一部が除去された表面部分を有する。水中の硬度イオン成分を吸着する動作を停止している期間は、イオン吸着電極が除去された部分を水中に没するような姿勢で保持される。
【０１１８】
このように構成することによって、電解停止時の加湿用水およびイオン吸着電極で雑菌が繁殖することを抑制し衛生的な加湿器とすることが出来る。
【０１１９】
本発明の一実施形態では、以上のようなイオン吸着電極と対向電極とを備えるイオン吸着装置に、ミスト発生装置と送風ファンとを備えて加湿器を構成する。
【０１２０】
以上のように構成した加湿器では、生成した弱酸性軟水をミスト発生装置で微細水滴にした後、送風ファンで室内へ送風することで白粉などの障害を発生させない加湿器を得ることが出来る。
【０１２１】
また、本発明の一実施形態では、以上のようなイオン吸着電極と対向電極とを備えるイオン吸着装置に、送風ファンを備えて加湿器を構成する。
【０１２２】
以上のように構成した加湿器では、生成した弱酸性軟水を、送風ファンで直接イオン吸着電極表面から気化させて室内へ送風することで、白粉などの障害を発生させない加湿器を得ることが出来る。
【０１２３】
以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１２４】
本発明は、水中や電解液中のイオン除去装置に適用することができる。
【符号の説明】
【０１２５】
１      電解槽
２      水補給槽
３      イオン吸着電極
３ａ    活性炭電極
３ｂ    円筒
３ｃ    活性炭電極がない（円筒）部分
３ｄ    バランサ
３ｅ    回転軸
３ｆ    平面
４      対向電極
５      給水弁
６      排水タンク
７      排水弁
８      ミスト発生装置
９      送風ファン
１０    送風口
１１    巻き上げ機
１２    ベルト
【図１】
2016161265.tif 000003
【図２】
2016161265.tif 000004
【図３】
2016161265.tif 000005
【図４】
2016161265.tif 000006
【図５】
2016161265.tif 000007
【図６】
2016161265.tif 000008
【図７】
2016161265.tif 000009
【図８】
2016161265.tif 000010