(57)【要約】【課題】電解水の生成に際し、電極全体を水没させるのに十分な水位を自動的に確保することが可能な技術を提供する。【解決手段】実施形態によれば、被電解水５の中に配置可能な電極ユニット１を有する。電極ユニットは、第１及び第２電極６,７と、第１電極を収容する電極室８と、を備える。電極室には、導入管３０と、排気機構３１と、第１隔膜１２と、が設けられている。導入管は、入口部３０ａと、出口部３０ｂと、中間部３０ｃと、を有する。入口部は、電極室の外部に位置付けられ、出口部は、電極室の内部に位置付けられている。入口部は、重力方向に沿って出口部よりも高い位置で開口されている。中間部は、入口部及び出口部よりも高い位置を経由して延出されている。入口部は、第１及び第２電極よりも高い位置で開口されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被電解水の中に配置可能な電極ユニットであって、
互いに対向して設けられた第１及び第２電極と、
前記第１電極を収容すると共に、被電解水を収容可能な電極室と、を備え、
前記電極室には、
当該電極室内に被電解水を導入可能で、両端に入口部及び出口部を有し、かつ、前記入口部と前記出口部とを連通させる中間部を有する導入管と、
前記導入管を通して前記電極室に被電解水が導入されている際に、前記電極室内の気体を外部に排出させる排気機構と、
前記第１及び第２電極の相互間に配置された第１隔膜と、が設けられ、
前記導入管において、
前記入口部は、前記電極室の外部に位置付けられ、かつ、前記出口部は、前記電極室の内部に位置付けられていると共に、前記入口部が、重力方向に沿って前記出口部よりも高い位置となるように、前記入口部と前記出口部とは、高低差を有して配置され、
前記中間部は、重力方向に沿って前記入口部及び前記出口部よりも高い位置を経由して延出されていると共に、前記入口部は、重力方向に沿って前記第１及び第２電極よりも高い位置で開口されている電極ユニット。
【請求項２】
前記導入管及び前記排気機構は、前記電極室のうち、重力方向に沿って最も高い位置に設けられている請求項１に記載の電極ユニット。
【請求項３】
前記導入管を通って前記電極室に収容された被電解水の水位が、前記第１電極の全体を水没させる水位に達した状態において、
前記電極室に収容された被電解水の水位は、前記導入管の前記入口部と同一位置となる請求項１又は２に記載の電極ユニット。
【請求項４】
前記第１隔膜として、多孔質構造を有する多孔質膜を用いる請求項１〜３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隔膜として、陽イオン交換膜を用いる請求項１〜３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電極は、陰極である請求項１〜５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及び第２電極の相互間に、前記電極室に隣接し、かつ、電解液を収容可能な中間室を備え、
前記中間室と前記第１電極との間には、前記第１隔膜が設けられていると共に、
前記中間室と前記第２電極との間には、第２隔膜が設けられている請求項１〜６のいずれか１項に記載の電極ユニット。
【請求項８】
前記第２隔膜として、多孔質構造を有する多孔質膜を用いる請求項７に記載の電極ユニット。
【請求項９】
前記第２隔膜として、陰イオン交換膜を用いる請求項７に記載の電極ユニット。
【請求項１０】
前記第２電極は、陽極である請求項１〜９のいずれか１項に記載の電極ユニット。
【請求項１１】
前記導入管を通って前記電極室に収容された被電解水の水位が、前記第１電極の全体を水没させる水位に達したことを報知する報知装置を備え、
前記報知装置は、
報知信号を発生させることが可能な信号発生回路と、
前記導入管に設けられ、前記信号発生回路に電気的に接続された電気接点と、を有し、
前記電気接点は、前記導入管を通して前記電極室に被電解水が導入されている際に、通電状態となると共に、前記導入管に被電解水が流れなくなった際に、絶縁状態となり、
前記第１電極の全体を水没させる水位に達した状態において、前記導入管に被電解水が流れなくなった際に、前記信号発生回路から報知信号が発生される請求項１〜１０のいずれか１項に記載の電極ユニット。
【請求項１２】
請求項１１に記載の電極ユニットと、
被電解水を収容すると共に、前記電極ユニットを取り出し可能に収容する容器と、
前記第１及び第２電極に電力を供給する給電ユニットと、を備え、
被電解水を収容した前記容器に前記電極ユニットを配置させた状態において、前記第１及び第２電極の全体が被電解水の中に水没されるように、前記容器には、当該容器に収容すべき被電解水の水位の下限が表示されている電解水生成装置。
【請求項１３】
前記水位の下限は、前記導入管に被電解水が流れなくなった際に、前記第１及び第２電極の全体が被電解水の中に水没されるように設定されている請求項１２に記載の電解水生成装置。
【請求項１４】
前記第１及び第２電極の全体が被電解水の中に水没した後に、前記給電ユニットから前記第１及び第２電極に電力が供給される請求項１３に記載の電解水生成装置。
【請求項１５】
前記給電ユニットから前記第１及び第２電極に電力を供給するタイミングは、前記報知装置によって制御される請求項１４に記載の電解水生成装置。
【請求項１６】
請求項１２〜１５のいずれか１項に記載の電解水生成装置を用いた電解水生成方法であって、
前記水位の下限に達するまで、前記容器に被電解水を収容させ、
被電解水が収容された前記容器に前記電極ユニットを配置させ、
前記導入管を通って前記電極室に被電解水を導入させ、
前記第１及び第２電極の全体が被電解水の中に水没した際に、前記導入管に被電解水が流れなくなることで、前記電極室への被電解水の導入を自動的に停止させ、
前記第１及び第２電極の全体が被電解水の中に水没した状態において、前記給電ユニットから前記第１及び第２電極に電力を供給させる電解水生成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、電極ユニット、電解水生成装置、電解水生成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
次亜塩素酸水、アルカリイオン水、水素水などの電解水を得ることを目的として、水道水や井戸水等の水を電解することが行われている。より具体的には、例えば、水道水に塩素イオンを含む食塩（塩化ナトリウム）や塩酸を溶解させた被電解液を電解することで、陽極に塩素ガスを生成させる。生成した塩素ガスは水と反応して、次亜塩素酸水と塩酸水を生成する。このようにして得られた、次亜塩素酸水は、例えば、殺菌消毒、除臭などに用いられる。
【０００３】
次亜塩素酸水を生成する電解水生成装置としては、１枚の隔膜を挟んで陽極室と陰極室を配置した１隔膜２室型の電解槽に連続的に被電解水を通水して電解水を生成する装置、或いは、陽極室と陰極室の間に２枚の隔膜を配置し、これらの隔膜の間に中間室を設けた２隔膜３室型の電解槽に連続的に被電解水を通水して電解水を生成する装置などが知られている。また、連続通水のための給排水用配管を持たず、貯留された被電解水を電解することで、少量の電解水を手軽に生成可能な装置として、例えば、静水式電解水生成装置も知られている。
【０００４】
静水式電解水生成装置の仕様では、例えば、食塩（塩化ナトリウム）のような塩素イオンを含む被電解水を収容させた水槽に、隔膜で仕切られた電極室の内外に陽極と陰極とをそれぞれ配した電極ユニットを投入する。水槽中にて電解を行うと、陽極側で生成された電解生成物である塩素と、陰極側で生成された電解生成物である水酸化ナトリウムとが、それぞれ、周囲の被電解水に全て混合されて、酸性を呈する陽極水とアルカリ性を呈する陰極水とを生成することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−５３３４４号公報（特許第４９２２５０８号公報）
【特許文献２】特開平１１−３１９８２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、従来の静水式電解水生成装置では、電極ユニット内の水位が不十分な状態、即ち、電極ユニット内の電極全体が水没しない状態でも、電極間の通電が可能である。しかし、かかる状態で通電すると、電極の早期劣化や、用途に適合した電解水を生成できなくなることが否めない。
【０００７】
水位を検出するための各種センサーと電解用の給電ユニットを制御する回路を設けることで、上記した不具合の発生を防止することは可能である。しかし、装置が複雑になり、装置サイズが肥大化するとともに、コストも増加してしまい、静水式電解水生成装置の特徴である、手軽さ、簡便さを損ねてしまう。
【０００８】
本発明の目的は、電解水の生成に際し、簡易な構造で電極全体を水没させるのに十分な水位を自動的に確保することが可能な技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
一実施形態によれば、被電解水の中に配置可能な電極ユニットを有する。電極ユニットは、第１及び第２電極と、第１電極を収容する電極室と、を備える。電極室には、導入管と、排気機構と、第１隔膜と、が設けられている。導入管は、入口部と、出口部と、入口部と出口部とを連通させる中間部と、を有する。入口部は、電極室の外部に位置付けられている。出口部は、電極室の内部に位置付けられている。入口部は、重力方向に沿って出口部よりも高い位置にある。中間部は、入口部及び出口部よりも高い位置を経由して延出されている。入口部は、第１及び第２電極よりも高い位置で開口されている。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施形態に係る電極ユニットの構成を示す断面図。
【図２】図１の電極ユニットへの被電解水の流入状態を示す断面図。
【図３】図１の電極ユニットへの被電解水の流入停止状態を示す断面図。
【図４】第２実施形態に係る電極ユニットにおいて、被電解水の流入状態に係る報知装置の回路図。
【図５】第２実施形態に係る電極ユニットにおいて、被電解水の流入停止状態に係る報知装置の回路図。
【図６】第３実施形態に係る電極ユニットにおいて、被電解水の流入状態に係る報知装置の回路図。
【図７】第３実施形態に係る電極ユニットにおいて、被電解水の流入停止状態に係る報知装置の回路図。
【図８】第４実施形態に係る電極ユニットの構成を示す断面図。
【図９】第５実施形態に係る電極ユニットの構成を示す断面図。
【図１０】第６実施形態に係る電極ユニットの構成を示す断面図。
【図１１】第７実施形態に係る電極ユニットにおいて、被電解水の流入状態を示す断面図。
【図１２】図１１の電極ユニットへの被電解水の流入停止状態を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
「第１実施形態」  
図１〜図３には、被電解水を電解して電解水を生成する技術（電極ユニット１、電解水生成装置２）が示されている。被電解水としては、例えば、天然水や水道水などの水を想定することができる。電解水としては、例えば、次亜塩素酸水、アルカリイオン水、水素水などを想定することができる。これら電解水の種別は、通電する給電ユニットの極性を切り替えることで容易に変更が可能である。以下、本願明細書において、次亜塩素酸水の生成を例にとって説明する。
【００１２】
本実施形態において、電解水生成装置２は、電極ユニット１と、容器３と、給電ユニット４と、を備えている。容器３は、被電解水５を収容可能に構成されている。容器３は、電極ユニット１を取り出し可能に収容することができる。給電ユニット４は、後述する第１及び第２電極６,７に電力を供給可能な直流電源として構成されている。
【００１３】
電極ユニット１は、被電解水５の中に配置可能な大きさを有している。電解水の採取量を最大化するためには、電極ユニット１は、できる限り小型に形成することが望ましい。電極ユニット１は、第１及び第２電極６,７と、電極室８と、を備えている。第１及び第２電極６,７は、互いに対向して設けられている。電極室８には、第１電極６が収容されている。電極室８は、被電解水５を収容可能に構成されている。ここでは一例として、第１電極６は、陰極に設定され、第２電極７は、陽極に設定されている。このため、電極室８は、陰極室とも称される。
【００１４】
本実施形態において、陰極とした第１電極６には、チタンを基材とし、表面に白金をめっきしたものを、また、陽極とした第２電極７には、チタンを基材とし、表面に白金と酸化イリジウムをめっきしたものを用いた。
【００１５】
電極としては、導電性金属を基材とし、電解水に耐性を有する金属で表面を覆ったものを用いることができる。基材とする導電性金属としては、チタン、クロム、ニッケル、ステンレス等の金属を用いることができるが、導電性を有し、所定の加工を施すことが可能であれば、その種類を問わない。また、表面を覆う金属としては、電解水に対する耐性と、電極反応を円滑に行わせるための電極触媒性との観点から、陽極には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望ましい。また、陰極には白金等の貴金属触媒を用いることが望ましいが、基材が十分な耐性を有していれば、これら貴金属触媒を用いることなく、基材をそのまま用いることも可能である。
【００１６】
また、電極には、電解生成物や被電解水の流通を促進して、反応効率を改善することを目的として、多数の貫通孔を穿孔させることが望ましい。貫通孔の形状としては、円形、楕円形、矩形等種々の形状を用いることが可能である。また、貫通孔として、電極の両面の孔の大きさが等しいストレート孔、貫通孔の電極板内の壁面がテーパー形状を有し、電極両面の孔の大きさが等しくないテーパー孔を用いることも可能である。更に、貫通孔の配置も規則正しく並べるのみでなく、ランダムに並べて形成してもよい。
【００１７】
電極室８には、電極室８内に被電解水５を導入可能な導入管３０と、排気機構３１と、第１隔膜１２と、が設けられている。  
第１隔膜１２は、第１電極６と第２電極７の相互間に配置され、多孔質構造を有している。電極室８には、当該電極室８を形成する側壁８ａの一部を貫通した開口８ｂが形成されている。第１及び第２電極６,７は、当該開口８ｂの両側に対向して配置されている。第１隔膜１２は、当該開口８ｂを塞ぐように配置されている。
【００１８】
なお、本実施形態において、第１隔膜１２としては、ユアサメンブレンシステム製  Ｙ-９２１１Ｔを用いた。多孔質膜としては、化学的に安定な無機酸化物を、バインダーで固定して連続的な無機酸化物多孔質膜としたものを用いることが可能である。無機酸化物としては、酸化チタン、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化ニッケル等種々のものを用いることができるが、特に、酸化チタン、酸化ケイ素、及び酸化アルミニウムの中から選ばれた少なくとも１つの無機材料を含む材料で形成することが好ましい。また、これらの無機酸化物の他に、塩素系やフッ素系のハロゲン化高分子を有する多孔質ポリマー等を用いることもできる。
【００１９】
また、上述の多孔質構造を有した多孔質膜だけでなく、陽イオンを選択的に透過させる陽イオン交換膜を用いることも可能である。陽イオン交換膜としては、例えば、ＮＡＦＩＯＮ（イー アイ デュポン社：登録商標）１１２、１１５、１１７、フレミオン（旭硝子株式会社：登録商標）、ＡＣＩＰＬＥＸ（旭化成株式会社：登録商標）、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：登録商標）、等を用いることができる。
【００２０】
排気機構３１は、導入管３０を通して電極室８に被電解水５が導入されている際に、電極室８内の気体を外部に排出可能に構成されている。排気機構３１としては、例えば、逆止弁やダクトなどを適用することができる。図面には排気機構３１の一例として、先端３１ａ及び基端３１ｂを有するダクト３１が示されている。ダクト（排気機構）３１は、基端３１ｂから先端３１ａに亘って、中空の円筒状を有している。先端３１ａは、基端３１ｂから突出した位置に構成されている。ダクト（排気機構）３１は、電極室８の内部に連通されている。基端３１ｂは、側壁８ａに固定されている。
【００２１】
導入管３０は、サイホンの原理に基づいて設計されている。即ち、導入管３０は、両端に入口部３０ａ及び出口部３０ｂを有する。導入管３０は、入口部３０ａと出口部３０ｂとを連通させる中間部３０ｃを有する。中間部３０ｃは、重力方向に沿って入口部３０ａ及び出口部３０ｂよりも高い位置を経由して延出されている。
【００２２】
入口部３０ａは、電極室８の外部に位置付けられている。出口部３０ｂは、電極室８の内部に位置付けられている。入口部３０ａと出口部３０ｂとは、高低差３０ｄを有して配置されている。入口部３０ａは、重力方向に沿って出口部３０ｂよりも高い位置に位置付けられる。入口部３０ａは、重力方向に沿って第１及び第２電極６,７よりも高い位置で開口されている。
【００２３】
ここで、電極室８のうち、重力方向に沿って最も高い部分の側壁８ａを、頂上側壁８ｃとすると、入口部３０ａは、重力方向に沿って、頂上側壁８ｃと第１及び第２電極６,７との間で開口させることが好ましい。そうすると、後述する電解水生成方法において、第１及び第２電極６,７の全体を水没させた状態で、被電解水５の電極室８への流入を確実に停止させることができる。
【００２４】
また、入口部３０ａ及び出口部３０ｂの向き（開口方向）については、特に限定されることはない。重力方向に沿って、入口部３０ａが出口部３０ｂよりも高い位置にあれば、サイホンの原理により、入口部３０ａから出口部３０ｂに向けて被電解水５を送水させることができる。図面では一例として、入口部３０ａ及び出口部３０ｂは、共に、重力方向に沿って高い位置から低い位置に向かって開口されている。これにより、効率よく被電解水５を送水することができる。
【００２５】
更に、上記した導入管３０及び排気機構３１は、電極室８のうち、重力方向に沿って最も高い位置に設けることが好ましい。これにより、電極室８に被電解水５をスムーズに導入させることができると共に、当該電極室８内の排気効率を向上させることができる。
【００２６】
更に、容器３には、当該容器３に収容すべき被電解水５の水位の下限、換言すると、当該容器３に収容すべき必要最小限の水量の水位が表示されている。かかる水位は、導入管３０による被電解水５の導入が終了した際に、即ち、導入管３０に被電解水５が流れなくなった際に、第１及び第２電極６,７の全体が、被電解水５の中に水没されるように設定されている。この場合、例えば、容器３を透明な樹脂材料で形成すると共に、容器３の一部に、当該水位を示すマーク（図示しない）を形成することが好ましい。これにより、ユーザは、マークを一見するだけで、容器３に収容すべき被電解水５の水量を容易にかつ正確に把握することができる。
【００２７】
ここで、ユーザが、マーク位置まで、容器３に被電解水５を注水する。次に、容器３に電極ユニット１を配置させる。そうすると、第１及び第２電極６,７の全体を被電解水５の中に水没させることができる。この結果、電解水を生成する際に、第１及び第２電極６,７の全体が被電解水５の中に水没したことを確認した後に、給電ユニット４から第１及び第２電極６,７に電力を供給することができる。
【００２８】
次に、上記した電解水生成装置２を用いた電解水生成方法について説明する。
【００２９】
容器３に、予め塩を溶解させた被電解水５を注水する。上記したマーク位置に達するまで、容器３に被電解水５を収容させる（図２参照）。被電解水５が収容された容器３に電極ユニット１を配置させる。導入管３０の全体が被電解水５の中に水没した際に、当該導入管３０に被電解水５が流入する。即ち、容器３の被電解水５は、入口部３０ａから中間部３０ｃを経由した後、出口部３０ｂから電極室８に流入する。
【００３０】
かかる流入経路が形成された後は、サイホンの原理に基づいて、被電解水５が電極室８に途切れること無く導入される（図２参照）。導入中、容器３の被電解水５の水位が低下すると共に、電極室８の被電解水５の水位が上昇する。続いて、第１及び第２電極６,７の全体が被電解水５の中に水没する。そして、当該水位が入口部３０ａに到達する。換言すると、容器３及び電極室８の全体に亘って、被電解水５の水位が入口部３０ａと同一位置となる。同時に、入口部３０ａに空気が噛み込む。
【００３１】
ここで、入口部３０ａは、上記した頂上側壁８ｃと第１及び第２電極６,７との間で開口されている。このため、入口部３０ａに空気が噛み込んだ際に、電極室８の頂上側壁８ｃに沿って空気層３２が形成される。これにより、上記した流入経路は、当該空気層３２によって分断されて途切れる。導入管３０に被電解水５が流れなくなる。この結果、電極室８への被電解水５の流入が自動的に停止される（図３参照）。
【００３２】
このとき、第１及び第２電極６,７は、その全体が被電解水５の中に水没した状態に維持される。この状態において、給電ユニット４から第１及び第２電極６,７に電力を供給させる。かくして、容器３内に、所望の電解水が生成される。このとき、電極室８内には、処理済みの液体が残留する。そこで、電極ユニット１を容器３から取り出す。これにより、所望の電解水のみが、容器３内に収容される。
【００３３】
以上、第１実施形態によれば、被電解水５の水位が入口部３０ａと同一位置となることで、入口部３０ａに空気が噛み込む。これにより、電極室８への被電解水５の流入を自動的に停止させることができる。このとき、第１及び第２電極６,７の全体を、被電解水５の中に水没した状態に維持させることができる。この状態において、給電ユニット４から第１及び第２電極６,７に電力を供給させることができる。これにより、当該電極６,７の早期劣化を防止しつつ、用途に適合した電解水の生成を行うことができる。
【００３４】
第１実施形態によれば、電極室８は、その最も高い位置に導入管３０及び排気機構３１が設けられ、それ以外の部分が側壁８ａによって閉鎖されている。これにより、例えば、電解水の生成後に、電極ユニット１を容器３から取り出す際に、電極室８内に残留した液体が外部に漏洩することは無い。
【００３５】
第１実施形態によれば、入口部３０ａに空気が噛み込んだ際に、電極室８の頂上側壁８ｃに沿って空気層３２が形成される。これにより、電極室８への被電解水５の流入を完全に遮断させることができる。この結果、電極室８に収容すべき被電解水５の水位を一定に維持すること、換言すると、電解水の生成に際し、第１及び第２電極６,７の全体を水没させるのに十分な水位を自動的に確保することができる。
【００３６】
第１実施形態によれば、水位を示すマークが容器３に形成されている。これにより、ユーザは、当該マークを一見するだけで、容器３に収容すべき被電解水５の水量を容易にかつ正確に把握することができる。この結果、当該マーク位置まで、容器３に被電解水５を注入するだけで、第１及び第２電極６,７の全体を被電解水５の中に水没させることができる。
【００３７】
第１実施形態によれば、固定機構によって、電極ユニット１と容器３との位置関係を安定化させることができる。換言すると、固定機構によって、被電解水５が収容された容器３に電極ユニット１を配置させる際に、電極ユニット１を容器３内に位置決めして固定させることができる。これにより、流通口９を通して電極室８に被電解水５をスムーズに流入させることができる。なお、固定機構としては、例えば、電極ユニット１の一部を容器３に嵌め込む構造や、電極ユニット１と容器３とを磁気的に吸着させる構造などを適用することができる。
【００３８】
「第２実施形態」  
図４〜図５には、被電解水５を電解して電解水を生成する技術（電極ユニット１、電解水生成装置２）に適用された報知装置の構成が示されている。報知装置は、導入管３０を通って電極室８に収容された被電解水５の水位が、第１電極６の全体を水没させる水位に達したことを報知する。
【００３９】
報知装置は、報知信号を発生させることが可能な信号発生回路１６と、一対の電気接点３３ａ,３３ｂと、を有している。電気接点３３ａ,３３ｂは、導入管３０に設けられている。電気接点３３ａ,３３ｂは、信号発生回路１６に電気的に接続されている。図面では一例として、電気接点３３ａ,３３ｂは、中間部３０ｃに設けられている。この場合、導入管３０を通して電極室８に被電解水５が導入されている間は、電気接点３３ａ,３３ｂ間に存在する被電解水が導電経路を形成するため、通電状態となる。これに対して、導入管３０に被電解水５が流れなくなると、電気接点３３ａ,３３ｂは、絶縁状態となる。
【００４０】
また、信号発生回路１６において、一方の電気接点３３ａは、交流電源１８に接続されている。他方の電気接点３３ｂは、抵抗１９を介して接地されている。この場合、抵抗１９の両端に発生する電圧は、増幅器２０によって増幅される。このとき、増幅器２０から出力された増幅信号は、ダイオード２１で整流され、そして、コンデンサ２２で積分された後、出力端子２３から出力される。出力端子２３から出力された信号が、報知信号となり得る。
【００４１】
ここで、信号発生回路１６から報知信号を発生させるタイミングとしては、次のように設定することが可能である。即ち、第１電極６の全体を水没させる水位に達した状態において、導入管３０に被電解水が流れなくなった際に、信号発生回路１６から報知信号を発生させる。
【００４２】
具体的に説明すると、導入管３０を通して電極室８に被電解水５が導入されている間、電気接点３３ａ,３３ｂは、被電解水５を通じて通電状態となる。このとき、交流電源１８からの交流信号は、抵抗１９を流れる。流れる電流と抵抗値の積に対応した交流電圧が、抵抗１９の両端に発生する。この交流電圧を、増幅、整流、積分すると、出力端子２３の出力レベルは、Ｈレベルとなる（図４参照）。
【００４３】
この後、第１電極６の全体を水没させる水位に達した状態において、導入管３０に被電解水が流れなくなった際に、電気接点３３ａ,３３ｂは、絶縁状態となる。このとき、交流電源１８からの交流信号は、抵抗１９に流れない。増幅器２０の出力値は、ゼロとなる。この結果、出力端子２３の出力レベルは、Ｌ（０）レベルとなる（図５参照）。
【００４４】
そして、かかるＬレベルの出力信号を、例えば、ブザーや発光ダイオードなどの報知器（図示しない）に入力することで、音や光によって、電極室８に収容された被電解水５の水位が、第１電極６の全体を水没させる水位に達したことを報知することができる。
【００４５】
更に、かかるＬレベルの出力信号を、上記した給電ユニット４の制御信号として利用することも可能である。即ち、給電ユニット４から第１及び第２電極６,７に電力を供給するタイミングを、報知装置によって制御する。例えば、信号発生回路１６に制御部（図示しない）を構築する。制御部は、給電ユニット４を制御可能に構成されている。即ち、制御部は、出力端子２３からＬレベルの出力信号が出力された際に、給電ユニット４を制御する。このとき、給電ユニット４から第１及び第２電極６,７に電力が供給される。これにより、電解水の生成を開始させることができる。
【００４６】
第２実施形態によれば、報知装置を備えたことで、電極室８に収容された被電解水５の水位が、第１電極６の全体を水没させる水位に達したことを正確かつリアルタイムに把握することができる。これにより、第１及び第２電極６,７の全体が被電解水５の中に水没した後に、給電ユニット４から第１及び第２電極６,７に電力を供給させることができる。
【００４７】
第２実施形態によれば、給電ユニット４から第１及び第２電極６,７に電力を供給するタイミングを、報知装置によって制御することができる。これにより、電極室８への被電解水５の収容から電解水の生成に至るプロセスを、完全自動化させることができる。この結果、ユーザの負担を大幅に軽減させた電解水生成システムを実現することが可能である。
【００４８】
第２実施形態によれば、報知装置の電気接点３３ａ,３３ｂは、中間部３０ｃと同一平面状に構成することが可能である。そうすると、中間部３０ｃの内部を凹凸の無い滑らかな面に構成することができる。これにより、被電解水５をスムーズに流動させることができる。
【００４９】
また、第２実施形態に係る報知装置では、電気接点３３ａ,３３ｂの絶縁状態を電気的に検出したが、これに限定されることはなく、例えば、光学的或いは磁気的に検出するようにしてもよい。
【００５０】
なお、その他の構成及び効果は、上記した第１実施形態と同様であるため、その説明は省略する。また、第２実施形態に係る報知装置は、後述する第４〜第７実施形態にも適用可能である。
【００５１】
「第３実施形態」  
図６〜図７に示された報知装置は、信号発生回路１６と、一対の電気接点３４ａ,３４ｂと、接触体３５と、を有している。なお、信号発生回路１６は、上記した第２実施形態のものと同様の構成を有している。このため、同様の構成については、図面上に同一符号を付すことで、その説明は省略する。
【００５２】
導入管３０は、スイッチ部３６を有している。スイッチ部３６は、導入管３０の一部に構成することができる。図面では一例として、スイッチ部３６は、入口部３０ａと中間部３０ｃの間に配置されている。スイッチ部３６は、導入管３０の一部を拡大させて構成されている。スイッチ部３６は、入口部３０ａ及び中間部３０ｃよりも拡大された内部空間を有している。
【００５３】
更に、スイッチ部３６は、入口部３０ａに隣接した保持部３７と、中間部３０ｃに隣接した支持部３８とを有している。保持部３７は、入口部３０ａに向かって先細り形状を有している。支持部３８は、中間部３０ｃに向かって先細り形状を有している。
【００５４】
電気接点３４ａ,３４ｂ及び接触体３５は、スイッチ部３６に配置されている。即ち、電気接点３４ａ,３４ｂは、支持部３８に支持されている。電気接点３４ａ,３４ｂは、支持部３８から内部空間に向かって突出させて構成されている。接触体３５は、スイッチ部３６の内部空間に移動自在に収容されている。
【００５５】
更に、接触体３５は、導電性を有する材料で構成されている。この場合、接触体３５自体を導電性材料で形成してもよいし、或いは、接触体３５の表面を導電性材料で被覆してもよい。いずれの場合でも、導電性材料としては、例えば、カーボン、ステンレス、チタン、白金などを適用することができる。
【００５６】
更に、接触体３５は、被電解水５よりも比重が小さくなるように構成されている。  
導入管３０に被電解水５が流れている状態において、接触体３５は、被電解水５からの浮力を受けることで、電気接点３４ａ,３４ｂに接触し続ける（図６参照）。この間、電気接点３４ａ,３４ｂは、通電状態に維持される。同時に、被電解水５は、接触体３５と電気接点３４ａ,３４ｂとの間を通って流れ続ける。
【００５７】
これに対して、導入管３０に被電解水５が流れていない状態において、接触体３５は、重力の作用を受けつつ、保持部３７によって保持される（図７参照）。このとき、電気接点３４ａ,３４ｂは、絶縁状態に維持される。
【００５８】
ここで、信号発生回路１６から報知信号を発生させるタイミングとしては、次のように設定することが可能である。即ち、第１電極６の全体を水没させる水位に達した状態において、導入管３０に被電解水が流れなくなった際に、信号発生回路１６から報知信号を発生させる。
【００５９】
具体的に説明すると、導入管３０を通して電極室８に被電解水５が導入されている間、電気接点３４ａ,３４ｂは、接触体３５を通じて通電状態となる。このとき、交流電源１８からの交流信号は、抵抗１９を流れる。流れる電流と抵抗値の積に対応した交流電圧が、抵抗１９の両端に発生する。この交流電圧を、増幅、整流、積分すると、出力端子２３の出力レベルは、Ｈレベルとなる（図６参照）。
【００６０】
この後、第１電極６の全体を水没させる水位に達した状態において、導入管３０に被電解水が流れなくなった際に、電気接点３４ａ,３４ｂは、絶縁状態となる。このとき、交流電源１８からの交流信号は、抵抗１９に流れない。増幅器２０の出力値は、ゼロとなる。この結果、出力端子２３の出力レベルは、Ｌ（０）レベルとなる（図７参照）。
【００６１】
そして、かかるＬレベルの出力信号を、例えば、ブザーや発光ダイオードなどの報知器（図示しない）に入力することで、音や光によって、電極室８に収容された被電解水５の水位が、第１電極６の全体を水没させる水位に達したことを報知することができる。
【００６２】
更に、かかるＬレベルの出力信号を、上記した給電ユニット４の制御信号として利用することも可能である。即ち、給電ユニット４から第１及び第２電極６,７に電力を供給するタイミングを、報知装置によって制御する。例えば、信号発生回路１６に制御部（図示しない）を構築する。制御部は、給電ユニット４を制御可能に構成されている。即ち、制御部は、出力端子２３からＬレベルの出力信号が出力された際に、給電ユニット４を制御する。このとき、給電ユニット４から第１及び第２電極６,７に電力が供給される。これにより、電解水の生成を開始させることができる。
【００６３】
第３実施形態によれば、接触体３５の輪郭と、入口部３０ａの輪郭を、互いに円形に構成することができる。そうすると、保持部３７によって保持された接触体３５を、入口部３０ａに隙間なく接触させることができる。これにより、電解水の生成後に、電極ユニット１を容器３から取り出す際に、電極室８内に残留した液体が、導入管３０を通って外部に漏洩することは無い。
【００６４】
また、第３実施形態に係る報知装置では、電気接点３４ａ,３４ｂの絶縁状態を電気的に検出したが、これに限定されることはなく、例えば、光学的或いは磁気的に検出するようにしてもよい。
【００６５】
なお、その他の構成及び効果は、上記した第１実施形態、及び、第２実施形態と同様であるため、その説明は省略する。また、第３実施形態に係る報知装置は、後述する第４〜第７実施形態にも適用可能である。
【００６６】
「第４実施形態」  
図８に示すように、電極ユニット１は、第１及び第２電極６,７の相互間に、中間室２４を備えている。中間室２４は、電極室８に隣接して設けられている。中間室２４は、電解液を収容可能に構成されている。電解液は、例えば、塩と被電解水を混合して生成することができる。即ち、適量の塩を中間室２４に予め配置させる。中間室２４に被電解水を流入させる。かくして、中間室２４内に適当な塩分濃度の電解液が収容される。
【００６７】
ここで、中間室２４に被電解水を流入させる方法としては、例えば、第１実施形態に係る電極室８の構成、即ち、導入管３０及び排気機構３１を、そのまま利用することができる。かかる構成において、導入管３０及び排気機構３１を、中間室２４のうち、重力方向に沿って最も高い位置に設ける。
【００６８】
この場合、適量の塩を中間室２４に予め配置させる。被電解水の中に電極ユニット１を配置させる。導入管３０に被電解水が流入する。被電解水は、入口部３０ａから中間部３０ｃを経由した後、出口部３０ｂから中間室２４に流入する。サイホンの原理によって、被電解水が中間室２４に途切れること無く導入される。この後、入口部３０ａに空気が噛み込む。これにより、導入管３０に被電解水が流れなくなる。この結果、中間室２４への被電解水の流入が自動的に停止される。このとき、中間室２４には、予め設定された量の被電解水が収容される。被電解水と塩とが混じり合う。この結果、中間室２４内に、予め設定された塩分濃度の電解液を収容させることができる。
【００６９】
更に、中間室２４と第１電極と６の間には、第１隔膜１２が設けられている。中間室２４と第２電極７との間には、第２隔膜２６が設けられている。隔膜としては、第１隔膜１２、第２隔膜２６とも多孔質構造を有する多孔質隔膜を用いてもよいが、陽イオンないしは陰イオンのみを通過させる陽イオン交換膜ないし陰イオン交換膜を用いること、また、一方の隔膜として多孔質膜を、他方の隔膜としてイオン交換膜を用いることも可能である。これら膜の選定は、所望の電解水の性状に応じて適宜選択することが可能である。
【００７０】
中間室２４には、当該中間室２４を形成する側壁２４ａの一部を貫通した開口２４ｂが形成されている。中間室２４の開口２４ｂは、上記した電極室８の開口８ｂに対向して配置されている。第１及び第２電極６,７は、開口８ｂ,２４ｂの両外側に対向して配置されている。即ち、第１電極６は、第１隔膜１２に対向して配置されている。第２電極７は、第２隔膜２６に対向して配置されている。第２隔膜２６は、当該開口２４ｂを塞ぐように配置されている。
【００７１】
なお、第４実施形態に係る電極ユニット１において、図面上、給電ユニット４が省略されている。その他の構成及び効果は、上記した第１実施形態と同様であるため、その説明は省略する。また、第４実施形態に係る電極ユニット１は、後述する第７実施形態にも適用可能である。
【００７２】
「第５実施形態」  
図９に示すように、電極ユニット１は、第１及び第２電極６,７の相互間に、中間室２４を備えている。中間室２４は、電極室８に隣接して設けられている。電極室８及び中間室２４に被電解水を流入させる方法としては、例えば、第４実施形態と同様に、導入管３０を、電極室８及び中間室２４の双方に設ければよい。
【００７３】
本実施形態の電極ユニット１は、１つの排気機構３１によって、電極室８及び中間室２４の双方の内部の気体を外部に排出可能に構成されている。かかる構成において、排気機構３１は、電極室８及び中間室２４の境界部分に設けられている。境界部分において、側壁８ａには、電極室８と中間室２４とを連通させる通路３９が設けられている。
【００７４】
この場合、通路３９は、重力方向に沿って最も高い位置に配置することが好ましい。詳しくは、通路３９は、重力方向に沿って、第１及び第２電極６,７よりも高い位置に配置することが好ましい。具体的には、通路３９は、重力方向に沿って、導入管３０の入口部３０ａよりも高い位置に配置することが好ましい。
【００７５】
更に、通路３９と排気機構３１とは、重力方向に沿って互いに整列した位置関係となるように配置することが好ましい。換言すると、通路３９と排気機構３１とは、重力方向に沿って互いに真っ直ぐに並んだ位置関係となるように配置することが好ましい。
【００７６】
第５実施形態によれば、排気機構３１を共通化させたことで、電極ユニット１の部品点数を削減することができる。このため、電極ユニット１のコンパクト化を図ることができると共に、製造コストの低減を図ることができる。
【００７７】
第５実施形態によれば、通路３９を高い位置（例えば、入口部３０ａよりも高い位置）に配置することで、電極室８及び中間室２４の双方の液体が混じり合うことは無い。この場合、通路３９と排気機構３１とを整列させることで、電極室８及び中間室２４の双方の内部の気体をスムーズに外部に排出させることができる。
【００７８】
なお、第５実施形態に係る電極ユニット１において、図面上、給電ユニット４が省略されている。その他の構成及び効果は、上記した第１実施形態と同様であるため、その説明は省略する。また、第５実施形態に係る電極ユニット１は、後述する第７実施形態にも適用可能である。
【００７９】
「第６実施形態」  
図１０に示すように、電極ユニット１は、第１及び第２電極６,７の相互間に、中間室２４を備えている。中間室２４は、電極室８に隣接して設けられている。電極室８及び中間室２４に被電解水を流入させる方法としては、例えば、電極室８に導入管３０を設けると共に、中間室２４に流通口４０を設ければよい。
【００８０】
この場合、流通口４０は、重力方向に沿って最も高い位置に配置することが好ましい。詳しくは、通路３９は、重力方向に沿って、第１及び第２電極６,７よりも高い位置に配置することが好ましい。具体的には、通路３９は、重力方向に沿って、導入管３０の入口部３０ａよりも高い位置に配置することが好ましい。
【００８１】
図面では一例として、通路３９は、中間室２４を構成する側壁２４ａのうち、重力方向に沿って最も高い部分（頂上側壁２４ｃ）に配置されている。通路３９は、頂上側壁２４ｃの一部を貫通して形成されている。
【００８２】
第６実施形態によれば、中間室２４に通路３９を形成するだけであるため、低コストの電極ユニット１を提供することができる。なお、第６実施形態に係る電極ユニット１において、図面上、給電ユニット４が省略されている。その他の構成及び効果は、上記した第１実施形態と同様であるため、その説明は省略する。また、第６実施形態に係る電極ユニット１は、後述する第７実施形態にも適用可能である。
【００８３】
「第７実施形態」  
図１１〜図１２には、第４〜第６実施形態に係る電極ユニット１を用いた電解水生成方法が示されている。図面には一例として、第４実施形態（図８参照）に係る電極ユニット１が示されている。以下、本実施形態に係る電解水生成方法について説明する。
【００８４】
上記したマーク位置に達するまで、容器３に被電解水５を注水する。被電解水５が収容された容器３に電極ユニット１を配置させる。２つの導入管３０の全体が被電解水５の中に水没した際に、各々の導入管３０に被電解水５が流入する。即ち、容器３の被電解水５は、入口部３０ａから中間部３０ｃを経由した後、出口部３０ｂから電極室８及び中間室２４に流入する（図１１参照）。
【００８５】
かかる流入経路が形成された後は、サイホンの原理に基づいて、被電解水５が電極室８及び中間室２４に途切れること無く導入される。導入中、容器３の被電解水５の水位が低下すると共に、電極室８及び中間室２４の被電解水５の水位が上昇する。続いて、第１及び第２電極６,７の全体が被電解水５の中に水没する。そして、当該水位が入口部３０ａに到達する。換言すると、容器３及び電極室８及び中間室２４の全体に亘って、被電解水５の水位が入口部３０ａと同一位置となる。同時に、入口部３０ａに空気が噛み込む。
【００８６】
このとき、電極室８及び中間室２４に、入口部３０ａを境に空気層３２が形成される。これにより、上記した流入経路は、当該空気層３２によって分断されて途切れる。導入管３０に被電解水５が流れなくなる。この結果、電極室８及び中間室２４への被電解水５の流入が自動的に停止される（図１２参照）。
【００８７】
第１及び第２電極６,７は、その全体が被電解水５の中に水没した状態に維持される。この状態において、給電ユニット４から第１及び第２電極６,７に電力を供給させる。このとき、中間室２４の電解液中に電離しているナトリウムイオンが、第１電極（陰極）６に引き寄せられ、第１隔膜１２を通過して電極室８に流入する。更に、中間室２４の電解液中に電離している塩素イオンが、第２電極（陽極）に引き寄せられ、第２隔膜２６を通過して容器３に流入する。
【００８８】
第６実施形態によれば、中間室２４を備えた電極ユニット１を適用することで、被電解水５に過剰な塩を溶解させる必要がない。更に、生成処理終了後、電極ユニット１を容器３から取り出す。この結果、所望の電解水のみを、容器３内に収容させることができる。なお、その他の構成及び効果は、上記した第１実施形態と同様であるため、その説明は省略する。
【符号の説明】
【００８９】
１…電極ユニット、２…電解水生成装置、３…容器、４…給電ユニット、５…被電解水、
６…第１電極、７…第２電極、８…電極室、１２…第１隔膜、３０…導入管、
３０ａ…入口部、３０ｂ…出口部、３０ｃ…中間部、３１…排気機構。
【図１】
2016168566.tif 000003
【図２】
2016168566.tif 000004
【図３】
2016168566.tif 000005
【図４】
2016168566.tif 000006
【図５】
2016168566.tif 000007
【図６】
2016168566.tif 000008
【図７】
2016168566.tif 000009
【図８】
2016168566.tif 000010
【図９】
2016168566.tif 000011
【図１０】
2016168566.tif 000012
【図１１】
2016168566.tif 000013
【図１２】
2016168566.tif 000014