(57)【要約】【課題】簡素な構造により装置コストが低減でき、電解水の生成量を増加させることができる電解水生成装置を提供する。【解決手段】本発明に係る電解水生成装置１は、小径の第１筒１１および大径の第２筒１２と、第１電極６０Ａおよび第２電極６０Ｂを有して液体に電圧を印加する電源６０とを備え、第２筒１２内に第１筒１１が収容された二重構造部１４と、二重構造部１４における第２筒１２の一端部１２Ａを封止する第１封止部４０および他端部１２Ｂを封止する第２封止部４６とを有し、第１筒１１は液体の流入口２２が設けられ、且つ、二重構造部１４に第１筒１１内から第２筒１２内へ液体を分岐させる分岐孔３０および第１筒１１内から第２筒１２内へ液体を合流させる合流孔３２が設けられ、第２筒１２は液体の流出口３４が設けられ、第１筒１１内に配設される内部電極５０および第２筒１２は第１電極６０Ａに接続され、第１筒１１は第２電極６０Ｂに接続される。【選択図】図２
2017213547.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
いずれも導電性材料からなり内部に液体を通流させる相対的に小径の第１筒および相対的に大径の第２筒と、第１電極および第２電極を有して前記液体に所定電圧を印加する電源とを備えて前記液体から電解水を生成する電解水生成装置であって、
前記第２筒内に前記第１筒が収容された二重構造部と、
前記二重構造部における前記第２筒の一端部を封止する第１封止部および他端部を封止する第２封止部と、を有し、
前記第１筒は、一端部側において前記第１筒内へ前記液体を流入させる流入口が設けられ、且つ、前記二重構造部の一端部側となる位置に前記第１筒内から前記第２筒内へ前記液体を分岐させる分岐孔が設けられると共に、前記二重構造部の他端部側となる位置に前記第１筒内から前記第２筒内へ前記液体を合流させる合流孔が設けられており、
前記第２筒は、他端部側において前記第２筒外へ前記液体を流出させる流出口が設けられており、
前記第１筒内に配設される内部電極および前記第２筒は前記第１電極に電気的に接続されると共に、前記第１筒は前記第２電極に電気的に接続されていること
を特徴とする電解水生成装置。
【請求項２】
前記分岐孔は、前記第１筒および前記第２筒の長手方向に沿った長孔状の形状を有すること
を特徴とする請求項１記載の電解水生成装置。
【請求項３】
前記第２封止部は、前記流出口に連通して前記液体を装置外部へ流出させる開口部が設けられており、
前記開口部は、前記二重構造部内に生じる前記液体の液面よりも高い位置に配設されていること
を特徴とする請求項１または請求項２記載の電解水生成装置。
【請求項４】
前記第２筒の内周面において前記液体と接する部分の表面積をＡ1とし、
前記第１筒の外周面において前記液体と接する部分の表面積をＡ2とし、
前記第１筒の内周面において前記液体と接する部分の表面積をＡ3とし、
前記内部電極の外周面において前記液体と接する部分の表面積をＡ4とし、
前記第２筒の内周面と前記第１筒の外周面との距離をＬ1とし、
前記第１筒の内周面と前記内部電極の外周面との距離をＬ2としたときに、以下の関係式
Ａ3（Ａ1＋Ａ2）／Ａ2（Ａ3＋Ａ4）＝Ｌ1／Ｌ2      ・・・（１）
もしくは
Ａ3／Ａ4＝Ｌ1／Ｌ2      ・・・（２）
を満たすように前記第１筒、前記第２筒、および前記内部電極が構成されていること
を特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の電解水生成装置。
【請求項５】
前記第１筒は、長手方向に沿って外周面に貫通形成されたスリットを有し、
前記スリットは、前記第１筒の高さ方向の最上部に配設されていること
を特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の電解水生成装置。
【請求項６】
前記スリットは、前記分岐孔の位置から前記合流孔の位置に至る長さに形成されていること
を特徴とする請求項５記載の電解水生成装置。
【請求項７】
前記第１筒は、外周面に固定される外部電極を有し、
前記外部電極は、前記第２電極に電気的に接続されており、且つ、前記第１封止部に機械的に接触して配設されていること
を特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の電解水生成装置。
【請求項８】
前記第１電極は陰極であり、前記第２電極は陽極であること
を特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の電解水生成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電解水生成装置に関し、液体に所定電圧を印加して電解水を生成する電解水生成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の研究により、液体の例として塩化ナトリウム水溶液を用い、生成装置として一室型電解槽（無隔膜式電解槽）を用いて電気分解を行うことにより弱アルカリ性の電解水（電解次亜水）が生成され、二室型電解槽（有隔膜式電解槽）を用いて電気分解を行うことにより弱酸性の電解水が生成される等の知見が得られている。
【０００３】
例えば、上記の電解次亜水は、低濃度でも優れた除菌効果が得られることが知られており、また、食品添加物認定水として直接食材にも使用できるため、使用者・食材・機器へのダメージが少ないという利点を備えている。ここで、電解次亜水を生成する生成装置の例として、特許文献１（図１０、図１１等）に記載のいわゆる一重筒型電解槽を用いる技術、あるいは、特許文献２（図１１、図１３等）に記載のいわゆる積層型電解槽を用いる技術等が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第９９／１０２８６号パンフレット
【特許文献２】特開平７−３０８６７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記の特許文献１に例示される電解水生成装置を用いれば、装置構造が簡素なため装置の部品コストや組立コストを低減できるというメリットがある反面、電極と液体との接液面積が小さいため電解水を多量に生成することができないというデメリットが生じる。
【０００６】
一方、上記の特許文献２に例示される電解水生成装置を用いれば、電極と液体との接液面積が大きいため電解水を多量に生成することができるというメリットがある反面、装置構造が複雑なため装置の部品コストや組立コストが増加するというデメリットが生じる。さらに、接液していない電極の面積が広く、電解槽が高温となるため、部品破損や液体漏出が生じるおそれも指摘されている。
【０００７】
このように、従来の電解水生成装置では、電解水の生成量と装置コストとの関係において、装置を簡素化してコストを低減しようとすれば電解水の生成量が減少し、逆に、電解水の生成量を増やそうとすれば装置が複雑化してコストが増加するという相反する課題が生じていた。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされ、簡素な構造により装置コストが低減でき、且つ、電解水の生成量を増加させることができる電解水生成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、以下に記載するような解決手段により、前記課題を解決する。
【００１０】
本発明に係る電解水生成装置は、いずれも導電性材料からなり内部に液体を通流させる相対的に小径の第１筒および相対的に大径の第２筒と、第１電極および第２電極を有して前記液体に所定電圧を印加する電源とを備えて前記液体から電解水を生成する電解水生成装置であって、前記第２筒内に前記第１筒が収容された二重構造部と、前記二重構造部における前記第２筒の一端部を封止する第１封止部および他端部を封止する第２封止部と、を有し、前記第１筒は、一端部側において前記第１筒内へ前記液体を流入させる流入口が設けられ、且つ、前記二重構造部の一端部側となる位置に前記第１筒内から前記第２筒内へ前記液体を分岐させる分岐孔が設けられると共に、前記二重構造部の他端部側となる位置に前記第１筒内から前記第２筒内へ前記液体を合流させる合流孔が設けられており、前記第２筒は、他端部側において前記第２筒外へ前記液体を流出させる流出口が設けられており、前記第１筒内に配設される内部電極および前記第２筒は前記第１電極に電気的に接続されると共に、前記第１筒は前記第２電極に電気的に接続されていること、を要件とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る電解水生成装置によれば、簡素な構造により装置コストが低減でき、且つ、電解水の生成量を増加させることができる。したがって、従来の電解水生成装置において問題となっていた、装置を簡素化してコストを低減しようとすれば電解水の生成量が減少し、逆に、電解水の生成量を増やそうとすれば装置が複雑化してコストが増加するという相反する課題をバランスよく解決することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第一の実施形態に係る電解水生成装置の例を示す概略図である。
【図２】図１に示す電解水生成装置のII−II線断面図である。
【図３】図１に示す電解水生成装置の分岐孔周辺の流体解析図である。
【図４】比較例として丸孔形状に設定した場合の分岐孔周辺の流体解析図である。
【図５】図２に示す電解水生成装置のＶ部拡大図である。
【図６】本発明の第二の実施形態に係る電解水生成装置の例を示す概略図である。
【図７】図６に示す電解水生成装置の第１筒の例を示す概略図である。
【図８】図６に示す電解水生成装置の第１筒のスリットの効果を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（第一の実施形態）
以下、図面を参照して、本発明の第一の実施形態について詳しく説明する。図１は、本実施形態に係る電解水生成装置１の例を示す斜視図（概略図）であり、図２は、その正面断面図（概略図）である（電源および配線は不図示）。なお、実施形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する場合がある。
【００１４】
この電解水生成装置１は、いわゆる一室型電解槽（無隔膜式電解槽）の電解水生成装置であって、被電解液となる液体に所定の電圧を印加して電気分解を行うことにより、生成物としての電解水を得る装置である。例えば、当該液体として塩化ナトリウム水溶液（食塩水）を用いれば、弱アルカリ性の電解水である電解次亜水が生成される。一例として、濃度３［％］程度の塩化ナトリウム水溶液に対して、３．５〜４．５［Ｖ］程度の電圧を印加して電気分解を行うと、ｐＨ７．５〜１０程度の液性を示す電解次亜水が生成される。ただし、本装置に用いることが可能な被電解液は塩化ナトリウム水溶液に限定されるものではなく、水、塩酸等、種々の液体を用いることが可能である。なお、被電解液の種類に応じて、生成される電解水の液性は異なるものとなる。
【００１５】
図１、図２に示すように、電解水生成装置１は、相対的に小径の第１筒１１と、相対的に大径の第２筒１２とを備えると共に、第２筒１２内に第１筒１１が収容された二重構造部１４が設けられている。なお、本実施形態においては後述の電極（外部電極５４）を第１筒１１の外周面に固定する構成であるため、第１筒１１を相対的に長く、第２筒１２を相対的に短くしている。なお、変形例として、電極の構成を変更する等によって、第１筒１１と、第２筒１２とを同じ長さに形成することも可能である。その場合、第１筒１１および第２筒１２の全体を重ねて二重構造部を構成してもよく、部分的に重ねて二重構造部を構成してもよい（いずれも不図示）。
【００１６】
本実施形態においては、第１筒１１および第２筒１２は金属もしくは炭素等の導電性材料（一例としてチタン合金）を用いた筒状（一例として円筒状）であって、第１筒１１の外径が第２筒１２の内径よりも小さくなるように形成されている。なお、第１筒１１の外周面と第２筒１２の内周面との間が液体流路２０となるため、一例として、第１筒１１の外径が３４［ｍｍ］、第２筒１２の内径が４２［ｍｍ］程度であって、第１筒１１および第２筒１２の肉厚は共に３［ｍｍ］程度の構成としている。ただし、上記構成は一例に過ぎず、これらの寸法に限定されるものではなく、また、形状も円筒状に限定されるものでもない。
【００１７】
第１筒１１には、一端部（図２中左端部。なお公報印刷の関係で９０度回転して表示された場合であってもナット５１側を左端側、ボルト５２側を右端側とする。以下、同様）１１Ａ側において第１筒１１内へ液体を流入させる流入口２２が設けられている。本実施形態においては、第１筒１１の一端部１１Ａを封止すると共に装置の支持作用をなす支持部２４が当該第１筒１１（ここでは一端部１１Ａ）に嵌設されている。なお、符号２６は液体の漏出防止部材（例えばゴム製のＯリング）である。また、支持部２４は、酸性もしくはアルカリ性の液体に対して所定の耐性を有し、且つ、電気的絶縁性が高い樹脂材料（一例として、塩化ビニル樹脂等）を用いて形成されている。
【００１８】
本実施形態においては、流入口２２は支持部２４に設けられた孔状の開口部（第１開口部）２５に連通するように配設されている。これによれば、被電解液となる液体は、装置外部から管継手（不図示）等を介して開口部（第１開口部）２５へ供給された後、流入口２２へと流入し、第１筒１１内の流路１６へと流入する。なお、液体の供給には公知の流体ポンプ（不図示）等が用いられる。
【００１９】
また、第１筒１１には、二重構造部１４の一端部（図２中左端部）１４Ａ側となる位置に第１筒１１内から第２筒１２内へ液体を分岐させる分岐孔３０が周方向に沿って複数個（一例として８個）貫通形成されていると共に、二重構造部１４の他端部（図２中右端部）１４Ｂ側となる位置に前記第１筒１１内から第２筒１２内へ液体を合流させる合流孔３２が周方向に沿って複数個（一例として８個）貫通形成されている。
【００２０】
これによれば、上記の流入口２２から流路１６へ流入した液体は、分岐孔３０によって一部が第２筒１２内へと流入し、第２筒１２内の流路２０を流れる液体と第１筒１１内の流路１８（流路１６に連続する流路である）を流れる液体とに分流される。その後、第１筒１１内の流路１８を流れる液体は合流孔３２によって第２筒１２内（流路２０に連続する流路を含む）へと流入し、流路２０を流れる液体に合流される。
【００２１】
ここで、本願発明者らは鋭意研究の結果、分岐孔３０および合流孔３２は、いずれも第１筒１１および第２筒１２の長手方向（各円筒の中心軸に平行の方向）に沿った長孔状の形状に形成されていることが好適であることを究明した。その理由として、本装置構成において、仮に分岐孔３０および合流孔３２を丸孔状に形成すれば、図４に示すように、丸孔の近傍領域において局所的に液体流速が上昇する箇所が発生してしまうためである。すなわち、局所的な液体流速の上昇は、液体の流れが悪化している状態を意味するものであり、液体の供給に用いられる流体ポンプに負荷がかかり故障が生じ易くなる、あるいは、大型の流体ポンプを設けなければ、必要とする液体供給（流動）を行うことができないといった課題を生じることとなる。これに対して、本実施形態のように分岐孔３０および合流孔３２を長孔状に形成すれば、図３に示すように、局所的に液体流速が上昇する箇所の発生を抑制することができるため、上記のような流体ポンプへの負荷による故障発生あるいは流体ポンプの大型化の必要性といった課題の解決が可能となる。なお、一例として、分岐孔３０および合流孔３２は、軸方向長さが１５［ｍｍ］程度、周方向長さが５［ｍｍ］程度に形成される。ただし、これに限定されるものでなく、寸法比（軸方向長さ／周方向長さ）で３程度以上の設定であればよい。
【００２２】
一方、二重構造部１４の構成に関しては、当該二重構造部１４における第２筒１２の一端部（図２中左端部）１２Ａを封止する第１封止部４０が第１筒１１および第２筒１２（ここでは一端部１２Ａ）に嵌設され、且つ、第２筒１２の他端部（図２中右端部）１２Ｂを封止する第２封止部４６が第１筒１１および第２筒１２（ここでは他端部１２Ｂ）に嵌設されている。ここで、第２封止部４６は、併せて第１筒１１の他端部１１Ｂを封止すると共に装置の支持作用をなす部材としても兼用されている。なお、符号４２、４４、４８はいずれも液体の漏出防止部材（例えばゴム製のＯリング）である。また、第１封止部４０および第２封止部４６は、酸性もしくはアルカリ性の液体に対して所定の耐性を有し、且つ、電気的絶縁性が高い樹脂材料（一例として、塩化ビニル樹脂等）を用いて形成されている。
【００２３】
詳細は後述するが、本実施形態においては、上記の流路１６、１８、２０内を流れる液体に所定電圧を印加することによって、被電解液から電解水が生成される作用が得られることとなる。
【００２４】
さらに、第２筒１２には、他端部（図２中右端部）１２Ｂ側において第２筒１２外へ液体を流出させる流出口３４が設けられている。本実施形態においては、流出口３４は第２封止部４６に設けられた孔状の開口部（第２開口部）４７に連通するように配設されている。これによれば、第１筒１１内および第２筒１２内を流れてきた液体（流路内で生成された電解水が含まれる）は流出口３４から流出し、開口部（第２開口部）４７から管継手（不図示）等を介して装置外部へと流出する。
【００２５】
ここで、特徴的な構成として、開口部（第２開口部）４７（より具体的には管継手等と接続される開口端部）は、二重構造部１４内に生じる液体の液面（液面位置を図２中符号Ｓで示す）よりも、重力方向（鉛直方向）における高い位置に配設されている。本装置は二重構造部１４を備えるが故に二重構造部１４の第２筒１２（流路２０）内に電気分解により発生したガスが堆積（気泡が滞留）して接液面積が減少し、電解水の生成量が低下してしまうという課題が生じる。この課題に対して、上記の構成によれば、二重構造部１４の第２筒１２（流路２０）内のガスを、液体中において重力方向（鉛直方向）上方へ移動しようとする気体特性を利用して開口部（第２開口部）４７から排出させることが可能となる。したがって、ガスの堆積により電解水の生成量が低下する課題の解決が可能となる。
【００２６】
続いて、液体に電圧を印加するための電極等の構成について説明する。
先ず、極性の異なる２つの電極（第１電極６０Ａ、第２電極６０Ｂ）を有し、直流の所定電圧（３．５〜４．５［Ｖ］程度）を印加可能な電源６０が設けられる。
【００２７】
次に、第１筒１１の内部には、当該第１筒１１と電気的な絶縁を保つ状態で内部電極５０が配設される。この内部電極５０は、金属もしくは炭素等の導電性材料（一例としてチタン合金）を用いた棒状（一例として丸棒状）であって、第１筒１１の全長よりも若干長い形状に形成されている。このとき、内部電極５０は、電源６０の第１電極６０Ａと結線（電気的に接続）される。なお、一例として、内部電極５０は外径が２０［ｍｍ］程度に設定されており、固定具（ナット５１、ボルト５２等）を用いて支持部２４および第２封止部４６に固定されている。ここで、符号５７、５８は液体の漏出防止部材（例えばゴム製のパッキン）である。
【００２８】
また、第１筒１１の外周面には、当該第１筒１１と電気的な導通を保つ状態で外部電極（第１外部電極）５４が固定される。このとき、外部電極５４は、電源６０の第２電極６０Ｂと結線（電気的に接続）される。なお、第１筒１１は、第２筒１２に対しても絶縁が保たれた状態である。
【００２９】
さらに、第２筒１２の外周面には、当該第２筒１２と電気的な導通を保つ状態で外部電極（第２外部電極）５６が固定される。このとき、外部電極５６は、電源６０の第１電極６０Ａと結線（電気的に接続）される。
【００３０】
これによれば、それぞれ接液する内部電極５０と第１筒１１とによって流路１６、１８内を流れる液体に所定電圧が印加され、当該液体を被電解液として電解水を生成することができる。また、それぞれ接液する第１筒１１と第２筒１２とによって流路２０内を流れる液体に所定電圧が印加され、当該液体を被電解液として電解水を生成することができる。
【００３１】
ここで、原理的には、電源６０における第１電極６０Ａと第２電極６０Ｂとに関して、いずれを陽極（すなわち他方を陰極）に設定しても、流路１６、１８、２０内を流れる液体に所定電圧を印加することが可能であるため、被電解液から電解水が生成される作用が得られる。
【００３２】
しかしながら、その一方で、液体として塩化ナトリウム水溶液（食塩水）を用いて電気分解を行い、弱アルカリ性の電解次亜水を生成する場合等においては、接液する電極のうちの陽極となる方に高価な白金材料等を用いた表面処理を施さなければならないという技術的な課題が生じる。この課題に対し、本実施形態においては、第１電極６０Ａが陰極、第２電極６０Ｂが陽極となるように、電源６０および各電極（内部電極５０、外部電極５４、５６）の電気的接続を設定する構成としている。これによれば、外部電極５４を介して第２電極６０Ｂに接続されて接液する陽極となる第１筒１１のみに表面処理を施せばよいため、陰極・陽極を逆に設定する場合（内部電極５０および第２筒１２の二つに表面処理が必要となる）と比較してコストの増加を抑えることが可能となる。
【００３３】
また、本実施形態においては、外部電極（第１外部電極）５４および外部電極（第２外部電極）５６は、金属材料を用いたフランジ付き環状形状に形成されており、それぞれ第１筒１１の外周面および第２筒１２の外周面に密着するように巻回された状態でボルト等（不図示）により締結される構成を備えている。
【００３４】
ここで、特徴的な構成として、外部電極（第１外部電極）５４は、第１封止部４０の一端部（第２筒１２に嵌設されている側と逆側の端部）に機械的に接触して配設されている。これによれば、二重構造部１４を備えるが故に第１封止部４０において生じ得る下記の課題の解決が可能となる。すなわち、二重構造部１４の第１封止部４０は、構成の簡素化のため、図２に示す通り第１筒１１の外周に外嵌されつつ第２筒１２の一端部１２Ａに嵌設される構成であって、漏出防止部材（Ｏリング）４２、４４の摩擦力のみで第１封止部４０の移動防止が図られている。そのため、第２筒１２内（流路２０内）の液体の圧力が高まった場合、第２筒１２に嵌設されている第１封止部４０は当該圧力により嵌設が外れる方向（図２中左向きの方向）に移動して液体漏出が発生し得るという課題がある。仮に、移動防止のためにボルト留め、接着等の構成を採用する場合には、加工コスト・部品コストの増加や、電蝕・腐食の発生等の原因となり得る。しかし、前述の本実施形態に特徴的な構成を採用すれば、第１筒１１に電気的接続を行うための外部電極（第１外部電極）５４を利用して、第１封止部４０を軸方向に固定つまり移動防止を行うことが可能となるため、特段の部品追加や加工工程追加を行うことなく当該課題の解決が可能となる。したがって、構成の簡素化と製造コストの低減を図ることが可能となる。
【００３５】
なお、変形例として外部電極（第１外部電極）５４と、第１封止部４０の一端部（第２筒１２に嵌設されている側と逆側の端部）との間に微小距離、より具体的には第１封止部４０が移動（図２中左向きの方向へ移動）しても漏出防止部材（Ｏリング）４４と第２筒１２との当接が解消されない程度の距離を設けて配設する構成としてもよい（不図示）。
【００３６】
また、二重構造部１４を備えるが故に別の課題も生じ得る。より具体的には、第１筒１１、第２筒１２、内部電極５０のそれぞれにおいて液体（被電解液）と接する接液面積が異なるため、流路１８を充たしている液体の電気抵抗と、流路２０を充たしている液体の電気抵抗とが異なってしまうこととなる。その結果、流路１８を充たしている液体に接液している第１筒１１の内周面１１iの電流密度と、流路２０を充たしている液体に接液している第１筒１１の外周面１１oの電流密度とが異なってしまい、いずれか一方の液体の電流密度を最適値つまり最も電解効率が高くなるように設定しても、他方の液体の電流密度が最適値から外れて電解効率が低くなってしまうという課題である。
【００３７】
本願発明者らは鋭意研究の結果、以下の構成を採用することによって、上記課題を解決できることを見出した。図５（図２におけるＶ部拡大図）を参照しつつ、記号の定義として、第２筒１２の内周面１２iにおいて液体と接する部分の表面積をＡ1とし、第１筒１１の外周面１１oにおいて液体と接する部分の表面積をＡ2とし、第１筒１１の内周面１１iにおいて液体と接する部分の表面積をＡ3とし、内部電極５０の外周面５０oにおいて液体と接する部分の表面積をＡ4とし、第２筒１２の内周面１２iと第１筒１１の外周面１１oとの距離をＬ1とし、第１筒１１の内周面１１iと内部電極５０の外周面５０oとの距離をＬ2とし、電源６０における（第１電極６０Ａと第２電極６０Ｂとの間における）印加電圧をＶとし、流路２０を充たしている液体（被電解液）における電流密度をＪo、電流抵抗をＲo、印加電圧Ｖによる電流をＩoとし、流路１８を充たしている液体（被電解液）における電流密度をＪi、電流抵抗をＲi、印加電圧Ｖによる電流をＩiとし、液体（被電解液）の比抵抗をρとする。このとき、次の関係式が成立する。
【００３８】
【数１】
2017213547.tif 000003
【００３９】
上記の関係式において、電流密度Ｊoと電流密度Ｊiとが等しくなるようにするためには、次の関係式を満たすようにすればよい。
【００４０】
【数２】
2017213547.tif 000004
【００４１】
したがって、以上の関係式に基づき、次の関係式を満たすように第１筒１１、第２筒１２、および内部電極５０の構成（形状・寸法・配置）を設定すれば、流路２０を充たしている液体（被電解液）に接液している第１筒１１の外周面１１oの電流密度Ｊoと、流路１８を充たしている液体（被電解液）に接液している第１筒１１の内周面１１iの電流密度Ｊiとを等しくすることができるため、上記の課題を解決することが可能となる。
【００４２】
【数３】
2017213547.tif 000005
【００４３】
なお、Ｌ1、Ｌ2の値が、第１筒１１の円周寸法、第２筒１２の円周寸法と比較して極めて小さい場合には、下記の近似式を用いることもできる。
【００４４】
【数４】
2017213547.tif 000006
【００４５】
上記の関係式において、電流密度Ｊoと電流密度Ｊiとが等しくなるようにするためには、次の関係式を満たすようにすればよい。
【００４６】
【数５】
2017213547.tif 000007
【００４７】
したがって、以上の関係式に基づき、次の関係式を満たすように第１筒１１、第２筒１２、および内部電極５０の構成（形状・寸法・配置）を設定すれば、流路２０を充たしている液体（被電解液）に接液している第１筒１１の外周面１１oの電流密度Ｊoと、流路１８を充たしている液体（被電解液）に接液している第１筒１１の内周面１１iの電流密度Ｊiとを等しくすることができる。
【００４８】
【数６】
2017213547.tif 000008
【００４９】
（第二の実施形態）
続いて、本発明の第二の実施形態に係る電解水生成装置１について説明する。本実施形態に係る電解水生成装置１は、前述の第一の実施形態に係る電解水生成装置１と基本的な構成は同様であるが、特に、内部に配設される第１筒１１の構成において相違点を有する。以下、当該相違点を中心に本実施形態について説明する。
【００５０】
第二の実施形態に係る電解水生成装置１は、外観斜視図が第一の実施形態の図１と同一になるため省略することとし、第一の実施形態の図２に対応する同位置の正面断面図（概略図）を図６に示す。また、第二の実施形態に係る電解水生成装置１の第１筒１１の斜視図（概略図）を図７に示す。
【００５１】
図６、図７に示すように、第１筒１１は、外周面において筒内と筒外とを貫通するように、長手方向に沿う方向（第１筒１１の中心軸に平行の方向）に形成されたスリット３８を有している。本実施形態に係るスリット３８は、第１筒１１の高さ方向すなわち重力方向（鉛直方向）において最上部（頭頂部）となる位置に配設されている。
【００５２】
一例として、スリット３８は、分岐孔３０の形成位置から合流孔３２の形成位置に至る長さに形成されている。特に、本実施形態においては、スリット３８が最上部位置の分岐孔３０および合流孔３２を兼用する構成となっている。ただし、スリット３８の長さ（軸方向の長さ）は、この構成に限定されるものではなく、最上部位置の分岐孔３０および合流孔３２を別途形成し、両者の間に形成される長さ等としてもよい（不図示）。また、スリット３８の周方向の長さも特に限定されるものではなく、例えば、分岐孔３０および合流孔３２と同様に５［ｍｍ］程度に形成される。
【００５３】
このように、スリット３８を設ける構成によれば、設けない構成と比較して、図８（電解次亜水の生成実験結果）に示すように電解水（電解次亜水）の単位時間当たりの生成量［ｐｐｍ・Ｌ／ｍｉｎ］を増加させることができるという有利な効果を得ることができる。
【００５４】
その理由として、スリット３８を、第１筒１１の高さ方向の最上部位置に設けることによって、第１筒１１内に電気分解により発生したガスが堆積（気泡が滞留）して接液面積が減少し、電解水の生成量が低下してしまうことが防止できるためである。すなわち、上記の構成によれば、第１筒１１（流路１８）内のガスを、液体中において重力方向（鉛直方向）上方へ移動しようとする気体特性を利用してスリット３８から第２筒１２（流路２０）内へと排出させることが可能となる。したがって、第１筒１１（流路１８）内におけるガスの堆積により電解水の生成量が低下することが防止できるため、電解水の単位時間当たりの生成量を増加させることができ、生成効率を高めることができるのである。
【００５５】
以上、説明した通り、本発明に係る電解水生成装置によれば、従来の積層型電解槽
を用いる生成装置と比較して、装置構造を大幅に簡素化することができる。したがって、装置の部品コストや組立コストを低減することができる。
【００５６】
また、従来の一重筒型電解槽を用いる生成装置と比較して、二重構造部を設ける構成によって、液体（被電解液）への接液面積を大幅に増加させることができるため、電解水の生成量を大幅に増加させることができる。構造上も、第２筒と付随品の追加程度であって過度の複雑化とはならず、また、表面処理が必要となる陽極の数も変更ないため、コスト増加を最小限に抑えることができる。筒状部材を用いることで接液面積の拡大を図りつつも、コンパクトな装置が実現できる。
【００５７】
このように、本発明に係る電解水生成装置によれば、従来の電解水生成装置で生じていた、装置を簡素化してコストを低減しようとすれば電解水の生成量が減少し、逆に、電解水の生成量を増やそうとすれば装置が複雑化してコストが増加するという相反する課題の解決を図ることが可能となる。
【００５８】
さらに、電解水の生成量の増加（高濃度化）への対応に際しても、第１筒と第２筒との両方もしくは一方の長さを変更するだけでよいため、費用対効果の高い装置であるといえる。
【００５９】
なお、本発明は、以上説明した実施例に限定されることなく、本発明を逸脱しない範囲において種々変更可能である。
【符号の説明】
【００６０】
１  電解水生成装置
１１  第１筒
１２  第２筒
１４  二重構造部
１６、１８、２０  流路
２２  流入口
２４  支持部
２５  開口部（第１開口部）
３０  分岐孔
３２  合流孔
３４  流出口
３８  スリット
４０  第１封止部
４６  第２封止部
４７  開口部（第２開口部）
５０  内部電極
５４  外部電極（第１外部電極）
５６  外部電極（第２外部電極）
６０  電源
６０Ａ  第１電極
６０Ｂ  第２電極
【図１】
2017213547.tif 000009
【図２】
2017213547.tif 000010
【図３】
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【図４】
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【図５】
2017213547.tif 000013
【図６】
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【図７】
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【図８】
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