(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体から電解水を生成する電解水生成装置であって、
電解槽と、
液体を前記電解槽に圧送する導入部と、
前記電解槽内に概ね鉛直面に沿って、かつ、隔膜が間に設けられていない状態で互いに対面するように、かつ、間隔が０．５ｍｍ〜３．０ｍｍとなるように配置された少なくとも第１および第２の板状電極を含む電極対と、
前記各板状電極の間に直流電圧を印加する直流電源と、
前記液体を電解槽内で電気分解することにより生成された電解水を前記電解槽から導出する導出部と、
互いに電位差のある前記２枚の板状電極の間に形成された流路とを備え、
前記導入部は前記電極対の間の前記流路の下端から上方に向かって液体を前記流路に導入するように設けられ、
前記導出部は前記電解槽の上部に設けられ、
前記導入部から前記流路に導入され前記導出部から導出されるまでの液体が、前記板状電極を横切りながら上昇することが可能なように、前記２枚の板状電極に各々、複数の貫通孔が形成されていると共に、前記板状電極の貫通孔を横切った液体が前記流路に再び向かいながら上昇することが可能なように前記板状電極の少なくとも一方に規制板が近接して対向配置されている電解水生成装置。
【請求項２】
請求項１において、前記間隔が０．５ｍｍ〜２．０ｍｍに設定されている電解水生成装置。
【請求項３】
液体から電解水を生成する電解水生成装置であって、
電解槽と、
液体を前記電解槽に圧送する導入部と、
前記電解槽内に概ね鉛直面に沿って配置された少なくとも第１、第２および第３の板状電極を含む電極群と、
前記各板状電極の間に直流電圧を印加する直流電源と、
前記液体を電解槽内で電気分解することにより生成された電解水を前記電解槽から導出する導出部とを備え、
前記導入部から前記流路に導入され前記導出部から導出されるまでの液体が、前記複数の板状電極を横切りながら上昇することが可能なように、各板状電極に各々、複数の貫通孔が形成され、
前記第１および第３電極板は、所定の間隙を設けて第２電極板の２つの面に対して隔膜が間に設けられていない状態で対面するように配置され、前記間隙は液体が流れる流路を定義しており、
前記間隔が０．５ｍｍ〜３．０ｍｍに設定され、
前記液体が前記流路を前記電極板に沿って上方に向って流れるように前記導入部から前記流路に液体が導入される電解水生成装置。
【請求項４】
請求項３において、前記間隔が０．５ｍｍ〜２．０ｍｍに設定されている電解水生成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、洗浄効果および殺菌効果を有する電解水の生成に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、洗浄水として電解水が着目されている。
たとえば、特開２０００−３１７４１４号の生成装置は、多数の孔を形成した陰電極板と、孔のない陽電極板とを互いに対向させ、両電極板に沿って水を流す。これにより、洗浄効果を持つ電解水が生成される。
【０００３】
特開平６−２７７３８５号の装置では、陽電極と陰電極との間で長い迷路状の流路を形成し、当該流路に沿って水を流す。これにより、電解水を生成すると共に、オゾンを発生させ、殺菌効果を持つ電解水を生成する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、これらの先行技術では、偶発的にオゾンを発生するので、オゾンの濃度を高めるのが難しい。
したがって、本発明の主目的は、洗浄効果を有し、かつ、オゾン濃度の高い電解水を生成する装置を提供することである。
【０００５】
特開昭６２−２２７４９４号の装置は、多数の貫通孔を有する３枚の板状電極を上下に離間させた状態で、水平面に沿って配置し、下から上に向って液体を流す。この装置は、板状電極の下面に気泡が溜まるので、効率が悪いだけでなく、酸素の小さな気泡が上方に昇りにくいので、オゾンが殆ど発生しない。
【０００６】
また、特開昭５６−７８６７６９号の装置は、金属網からなる陽極と陰極の間にスペーサを介挿して、前記金属網に直交する横方向に液体を圧送している。この装置では、液体が金属網に直交する方向に流れるので、液体中のオゾン濃度を高くするためには、多数の金属網を設ける必要がある。そのため、装置が大型化するだけでなく、金属網を固定するための構造も複雑になり、コストアップの要因になる。
したがって、本発明の他の目的は、電解水生成装置の小型化およびコストダウンを図ることである。
【０００７】
ところで、特開平１１−２１６４８３号には、電解水生成部を備えた洗濯機が開示されている。この洗濯機は２枚の電極の極性を定期的に逆転させて、電極の一方的な消耗を防止している。しかし、極性を逆転させる時間については何ら開示がなされておらず、極性の切り替えにより、オゾンの生成効率を高めることはできない。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明のある態様の構成を図１を用いて説明する。
本態様は、液体から電解水を生成する電解水生成装置であって、電解槽１、導入部２１、電極対１１，１２、直流電源および導出部２２を備えている。前記導入部２１は液体を前記電解槽１に圧送する。前記電極対１１，１２は少なくとも２枚の板状電極１１，１２を含む。前記板状電極１１，１２は、前記電解槽１内に概ね鉛直面に沿って、かつ、互いに近接して対面するように配置されている。前記直流電源は、前記板状電極１１，１２の間に直流電圧を印加する。前記導出部２２は、前記液体を電解槽１内で電気分解することにより生成された電解水を前記電解槽１から導出する。本態様は、制御回路を更に備えていてもよく、この場合、前記制御回路は、前記電極対１１，１２に生じる電位差を０．５秒〜１８０秒の間隔で切り替えて、前記板状電極１１，１２間に流れる電流の向きを切り替える。前記各電極１１，１２には、それぞれ多数の貫通孔６１，６２が形成されている。前記導入部２１は前記電解槽１の下部に設けられている。前記導出部２２は前記電解槽１の上部に設けられている。前記電解槽１内には規制板（規制手段）４０が設けられている。前記規制手段４０は、前記導入部２１から電解槽１内に導入され前記導出部２２から導出されるまでの液体の流れＦが、前記複数の板状電極１１，１２の貫通孔６１，６２を通って前記電極対１１，１２を横切りながら、上昇するように前記液体の流れ方向Ｆを規制する。
【０００９】
本発明において、「板状電極」とは、金属板などの板状の導体に多数の貫通孔を形成した電極板の他に、金属網などを含むことを意味する。
【００１０】
水の分子は水素結合によりクラスター（複数個の分子が凝集して形成される分子の集合体）を形成し、巨大分子のような振る舞いをしているといわれている。しかし、水を電気分解すると、次の(1),(2),(3) 式に示す化学反応により、水の分子は酸素ガス、水素ガス及び新たな水分子を生成する。
【００１１】
Ｈ2 Ｏ→Ｈ+ ＋ＯＨ-                   …(1)
２Ｈ+ ＋２ｅ- →Ｈ2                   …(2)
４ＯＨ- →４ｅ- ＋Ｏ2 ＋２Ｈ2 Ｏ      …(3)
【００１２】
このような化学変化を行うことで、クラスターは破壊される。これにより、水の表面張力は減少して界面活性効果が増大し、汚れ物質に対する浸透性が高まる。更に、生成された電解水は、水素ガスや酸素ガス等の多数の微細な気泡を豊富に含んでいるため、キャビテーション（発生した気泡が核になって、無数の真空に近い微小空洞が発生し、これが崩壊する時に衝撃力を発生する）の作用により、汚れの原因である付着物質を洗浄対象物から剥離しやすくする。
なお、電気分解により、水道水の表面張力は0.0722Ｎ／ｍから0.0716Ｎ／ｍ程度まで低下し得ることが確認されている。
【００１３】
本発明においては、水または水溶液を原水（液体）として用いる。ここで、前記(1) 〜(3) 式の化学反応を得るには原水に導電性が必要であり、したがって、原水自体にイオンが含まれている必要から、「水」としては純水（蒸留水）やイオン交換水を用いることも可能であるが、一般に、水道水や井戸水を用いることができる。また、水溶液としては食塩やクエン酸を添加した水溶液を採用することもできる。
【００１４】
水の電気分解量は電極対１１，１２に流れる電流値に比例する。したがって、強力な電気分解を行うためには、電流値をできる限り大きくする必要がある。そこで、本発明では、印加電圧をあまり上げずに電流を大きくするために、電極１１，１２間の間隙Δを小さくする。前記電極１１，１２間の間隔Δは 0.5mm〜 3.0mmに設定され、より好ましくは 0.5mm〜２mm程度とする。かかる観点から、複数の電極ユニット（電極対１１，１２ないし電極群）を設けて、電極の面積を大きくするのが好ましい。
【００１５】
第１電極板１１と第２電極板１２とは、互いに概ね平行にかつ対面して配置されており、これにより、前記電極１１，１２間の間隔Δが略一定となり、電極板１１，１２の表面が均等に電気分解に寄与する。
なお、「対面」とは、２枚の電極板１１，１２の間に隔膜が設けられていないことを意味する。
【００１６】
一方、電極１１，１２間の間隙Δを小さくしたことにより、前記間隙Δ内に原水が流れ込み難くなってしまう。そこで、本態様では、複数枚の電極板１１，１２の各々に多数の貫通孔６１，６２を設けて、電極１１，１２間の流路６に水が流入し易い構造としている。
【００１７】
水が２枚の電極板１１，１２の間の流路６に入り込むと、この水は気泡と共に流路６内を流れ、他の貫通孔６１，６２から流れ出る。したがって、前記気泡を含んだ水が流れ易いように、２枚の電極板１１，１２は水平に配置するのではなく、鉛直面に沿って配置する。
【００１８】
水を電気分解した時には、水素ガスと酸素ガスの微細な気泡が発生する。このように発生した微細な気泡が核になって、無数の真空に近い微小空洞が発生し、この微小空洞が崩壊する時に衝撃力が発生する。かかる現象はキャビテーションと云われ、前記気泡が崩壊する際のエネルギーが洗浄作用として有効に働く。
なお、殺菌に必要な水中オゾン濃度は１mg／Ｌ以上であるのが好ましい。
【００１９】
更に、互いに対面する複数の電極板１１，１２により水の電気分解を行い、当該電極１１，１２間に流れる電流の向きを反転させると、次のような現象でオゾンガスが発生し易くなるものと推測される。
【００２０】
たとえば、第１電極板１１の電位が第２電極板１２の電位よりも高い場合、電位の高い電極板１１においては、次の(4), (5)式に示す化学反応に従って、当該電極板１１の表面にＯＨラジカルが発生して酸素原子Ｏが生成され、この酸素原子同士が結合することによって酸素分子０2 が生成される。
ＯＨ＋ＯＨ→Ｏ＋Ｈ2 Ｏ      …(4)
Ｏ＋Ｏ→Ｏ2                 …(5)
【００２１】
すなわち、前記(3) 式の化学反応式で示したように、酸素分子（酸素ガス）が生成される。この電位の高い電極板１１の表面で発生した酸素分子Ｏ2 は、流水と共に電極１１，１２間の狭い流路６から出ようと、電位の低い他方の電極板１２の貫通孔６２に向かうため、当該電位の低い電極板１２の貫通孔６２の近傍において酸素分子Ｏ2 の濃度が高くなる。
【００２２】
このような状態において、電極板１１，１２の電位を反転（交番）させると、第１電極板１１に比べ電位の高くなった第２電極板１２上でＯＨラジカルが発生して酸素原子Ｏが生成される。この電位の高くなった電極板１２は、(5) 式の化学反応式に従って酸素分子Ｏ2 を発生するが、前述したように貫通孔６２の近傍には既に酸素分子Ｏ2 が集まっているので、更に酸素分子Ｏ2 の濃度が高くなる。そのため、次の(6) 式に示すように、酸素原子Ｏが直接酸素分子Ｏ2 と結合し易くなり、オゾンＯ3 の発生する確率が高くなると推測される。
Ｏ＋Ｏ2 →Ｏ3               …(6)
すなわち、互いに対面する電極板１１，１２の極性を、適切な時間間隔ΔＴで切り替えて交番させることにより、オゾンＯ3 の濃度を高くすることができると考えられる。
【００２３】
一般の水道水には１０〜２０mg／リットル程度の濃度で塩素イオンＣｌ- が含まれている。このような水道水を電気分解すると、つぎの(11)式に示す化学反応により、塩素イオンＣｌ- は、電極板に電子を放出して、水中に塩素ガスＣｌ2 を発生させる。
２Ｃｌ- →２ｅ- ＋Ｃｌ2             …(11)
水中で発生した塩素ガスは、次の(12)式に示す化学反応により、水中の水酸イオンと容易に反応して、新たに塩素イオンと残留塩素ＣｌＯ- と水Ｈ2 Ｏが生成される。
Ｃｌ2 ＋２ＯＨ- →Ｃｌ- ＋ＣｌＯ- ＋Ｈ2 Ｏ      …(12)
ここで発生した残留塩素ＣｌＯ- は、酸化剤としてさほど強力ではないが、漂白作用や殺菌作用を有する物質である。
オゾンは、生成直後には強い殺菌力を有するが、水中における寿命は数秒から数十分と云われている。これに対し、残留塩素は殺菌力は弱いが、長時間の殺菌効果を維持できる。
【００２４】
塩素イオンを有している水道水を前述の装置により電気分解することで、前述したようなオゾンおよび残留塩素を同時に発生させることができる。これにより、生成した電解水は水道水を電気分解した直後にはオゾンによる強い殺菌力を呈すると共に、長時間経過した後は残留塩素による相応の殺菌力を維持する。
なお、種々の菌に対する殺菌効果を測定したところ、電気分解した直後の水はもちろんのこと、24時間保存した水でも殺菌効果は衰えなかった。
【００２５】
ところで、本態様においては、電極対１１，１２の電位差を切り替えて電位差を交番させるようにしてもよい。しかし、液体が電極対１１，１２の貫通孔６１，６２を通って電極対１１，１２を複数回横切りながら液体が上昇するようにすれば、液体が各電極１１，１２の貫通孔６１，６２を何度も通過するので、電位差を切り替えなくても前述と近似した作用が得られるから、オゾンおよび残留塩素の濃度を高める効果が得られる。
【００２６】
本態様において、電極対１１，１２の電位差を切り替えるとは、第１および第２電極板１１，１２の電位を＋Ｖ，−Ｖから−Ｖ，＋Ｖに切り替えることだけを意味するのではなく、電極対１１，１２を構成する２枚の電極板１１，１２の相対電位を切り替えればよい。したがって、一方の電極板の電位のみを切り替えてもよいし、切り替わる前後の電位差の絶対値が互いに等しくなくてもよい。
【００２７】
ところで、前述のように、電極板１１，１２に印加する電位差を短時間ΔＴのうちに切り替えずに水を電気分解しても、オゾンが発生する。しかし、その際には、陰電極板にカルシウムやマグネシウム等を成分とする水酸化物質のスケールが少しずつ析出して次第に電流が流れ難くなり、電気分解の効率が低下し、やがて、オゾンが殆ど発生しなくなる。
逆に、前記切り替えまでの時間ΔＴがある程度短いと、電極１１，１２にスケールが析出する前に極性が切り替わるので、オゾンを効率良く発生させることができる。本発明においては、前記切り替えまでの時間ΔＴが１８０秒以内では、スケールが殆ど析出しない。したがって、前記切替時間ΔＴを６０秒以内に設定するのが好ましく。前記切替時間ΔＴを２０秒以内に設定するのが最も好ましい。
【００２８】
本態様のある例では、液体から電解水を生成する電解水生成装置であって、電解槽１、導入部２１、電極対１１，１２、直流電源および導出部２２を備えている。前記導入部２１は液体を前記電解槽１に圧送する。前記電極対１１，１２は少なくとも２枚の板状電極１１，１２を含む。前記板状電極１１，１２は、前記電解槽１内に概ね鉛直面に沿って、かつ、互いに近接して対面するように配置されている。前記直流電源は、前記板状電極１１，１２の間に直流電圧を印加する。前記導出部２２は、前記液体を電解槽１内で電気分解することにより生成された電解水を前記電解槽１から導出する。前記各電極１１，１２にはそれぞれ多数の貫通孔６１，６２が形成されている。前記導入部２１は前記電解槽１の下部に設けられている。前記導出部２２は前記電解槽１の上部に設けられている。前記電解槽１内には規制手段４０が設けられている。前記規制手段４０は、前記導入部２１から電解槽１内に導入され前記導出部２２から導出されるまでの液体の流れが、前記複数の板状電極１１，１２の貫通孔６１，６２を通って前記電極対１１，１２を第１の方向Ｄ１に横切りながら、上昇するように前記液体の流れ方向Ｆを規制する。前記規制手段４０は、更に、前記電極対１１，１２を横切った液体が当該電極対１１，１２を前記第１の方向Ｄ１とは逆の第２の方向Ｄ２に横切りながら、上昇するように前記液体の流れ方向Ｆを規制する。
【００２９】
本発明においては、水が斜め上方に流れるように、一般に、２枚の電極板１１，１２の貫通孔６１，６２を設けた部分が互いに対面し、かつ、貫通孔６１，６２同士が完全に一致しないようにするのが好ましい。たとえば、各電極板１１，１２には所定のピッチで概ね全面に貫通孔６１，６２を設けると共に、下記の条件のうち、少なくとも１以上を満足するように構成する。
条件▲１▼対面する２枚の電極板１１，１２の貫通孔６１，６２の位相が上下および／または左右に互いにズレている。
条件▲２▼対面する２枚の電極板１１，１２の貫通孔６１，６２が互いに異なる形状に設定されている。
条件▲３▼対面する２枚の電極板１１，１２の貫通孔６１，６２のピッチが互いに異なる。
【００３０】
すなわち、対面する２枚の電極板１１，１２の貫通孔６１，６２の形状、大きさ、ピッチおよび位相が等しく、各貫通孔６１，６２同士が完全に一致する位置に設けられていると、液体が貫通孔６１，６２を一瞬のうちに流れるので、電解水の濃度低下を招くおそれがあるからである。
【００３１】
本例においては、スケールを除去するために、電解水生成装置の一定時間（約１５分程度）稼働後、あるいは、稼働しない時間帯において、電極対１１，１２の電位差を自動あるいは手動で切り替えて電位差を交番させてもよい。また、前記制御回路５２を設けて、数分間隔で電位差を切り替えてもよい。
【００３２】
【発明の実施形態】
以下、本発明の実施形態を図面にしたがって説明する。
図２（ａ）〜図６（ｂ）は、電解水生成装置の第１実施形態を示す。
図２（ａ）および図４に示すように、電解槽１を構成する本体容器２中には電極群１０が設けられている。電極群１０は、本体容器２内の空間を第１チャンバ３１と第２チャンバ３２とに区画している。第１チャンバ３１側の本体容器２の下部には、水を電解槽１に圧送する導入部２１が配設されている。第１チャンバ３１側の本体容器２の上部には、生成された電解水を電解槽１から導出する導出部２２が配設されている。
【００３３】
前記電極群１０は、第１，第２および第３電極板１１，１２，１３を含む第１の電極対１１，１２と第２の電極対１２，１３とからなる。第１，第２および第３電極板１１，１２，１３は概ね鉛直面に沿って配置されている。第１および第３電極板１１，１３は、所定の間隙Δを設けて第２電極板１２の２つの面に対して対面するように配置されている。前記間隙Δは、水が流れる流路６を定義している。第１，第２および第３電極板１１，１２，１３は、それぞれ絶縁ワッシャ５０を介して、絶縁組立ボルト５３により締結されている。第１および第３電極板１１，１３は、ワッシャ５１を介してネジ５５により第１電極端子７１に固定されている。第２電極板１２は、ネジ５５により第２電極端子７２に固定されている。なお、ワッシャ５１およびネジ５５は導体で形成されている。
【００３４】
図３（ｂ）に示すように、第１電極板１１には多数（たとえば、１０個以上）の貫通孔６１が形成されている。第３電極板１３は、第１電極板１１と同様の形状である。図３（ｃ）に示すように、第２電極板１２には多数（たとえば、１０個以上）の貫通孔６２が形成されている。図２（ｂ）に示すように、第１および第３電極板１１，１３の貫通孔６１と第２電極板の貫通孔６２は、互いに位相が左右にズレている。
【００３５】
図３（ａ）に示すように、第１チャンバ３１における導入部２１の上部と導出部２２の下部との間には、第１チャンバ３１を上下に区画する第１および第３規制板（規制部材）４１，４３が配設されている。第２チャンバ３２内には、第２チャンバを上下に区画する第２規制板４２が配設されている。第２規制板４２は第１規制板４１よりも上方の位置に配置されている。第３規制板４３は第２規制板４２よりも上方の位置に配置されている。各規制板４１，４２，４３がこのように配置されていることにより、各規制板４１，４２，４３が電解槽１内に迷路構造を形成している。各規制板４１，４２，４３は、導入部２１から電解槽１に導入され導出部２２から導出されるまでの水の流れＦが前記迷路に沿うように規制するものである。すなわち、水が各電極板１１，１２，１３の貫通孔６１，６２を通って電極群１０を複数回横切りながらＳ字状に上昇するように規制する。各規制板４１，４２，４３の下面は電極群１０に向って上方に傾斜している。この傾斜により、電気分解されて発生した酸素ガスや水素ガス等の気泡が水と共に電極群１０に向って流れる。そのため、前記気泡は各規制板４１，４２，４３の下面に溜まらなくなる。
【００３６】
前記各規制板４１，４２，４３は、各チャンバ３１，３２内の水が上方に向って流れるのを抑制する。すなわち、導入部２１から第３電極板１３の貫通孔６１に向って吐出された水は、第３、第２および第１電極板１３，１２，１１の貫通孔６１，６２を通ることで電極群１０を第１の方向Ｄ１に横切って第２チャンバ３２内に導入される。第２チャンバ３２内に導入された水は、第１、第２および第３電極板１１，１２，１３の貫通孔６１，６２を通ることで電極群１０を第２の方向Ｄ２に横切って第１チャンバ３１内における第１規制板４１よりも上方の空間に流れ込む。第１規制板４１よりも上方の空間に流れ込んだ水は、再び電極群１０を第１の方向Ｄ１に横切って第２チャンバ３２内における第２規制板４２よりも上方の空間に流れ込む。第２規制板４２よりも上方に流れ込んだ水は、再び電極群１０を第２の方向Ｄ２に横切って第１チャンバ３１内における第３規制板４３の上方の空間に流れ込み、導出部２２から導出される。
【００３７】
今、電解槽１の中に水が満たされ、導出部２２から水が吐出されている状態で、各電極板１１，１２，１３に電圧が印加されると、水は電気分解されて各電極１１，１２，１３から酸素ガスおよび水素ガス等が発生する。これらのガスは水と共に、各電極板１１，１２，１３の多数の貫通孔６１，６２や流路６を通って電極群１０を複数回横切りながら上昇し、生成された電解水と共に導出部２２を通して導出される。
【００３８】
つぎに、オゾンＯ3 および残留塩素ＣｌＯ- の発生のメカニズムについて説明する。
導入部２１から電解槽１内に導入された水は、電極群１０で電気分解され、発生した酸素分子Ｏ2 等と共に第２チャンバ３２に流れ込む。この際、第１および第３電極板１１，１３の貫通孔６１と第２電極板１２の貫通孔６２の位相がズレているので、水が電極群１０を通過する際に、水と共に、酸素分子Ｏ2 が流路６に沿って上方に流れる。この流路６に沿って上昇した酸素分子Ｏ2 は高い電位の電極板上に発生した酸素原子Ｏと結合してオゾンＯ3 を発生する。また、水は複数回にわたって電極群１０を横切るように流れるので、電極群１０を横切る際に、前述と同様に酸素分子Ｏ2 が流路６に沿って上方に流れ、酸素分子Ｏ2 と酸素原子Ｏとが結合してオゾンＯ3 を発生する。このように、導入部２１から導入された水が電極群１０を複数回横切ることにより、電気分解によって発生した酸素分子Ｏ2 と酸素原子Ｏとの結合確率が高まるので、オゾンＯ3 の発生確率が高くなる。また、電極対および電極群１０の全ての電極板１１〜１３に、多数の貫通孔を設けたので、電極板１１〜１３の表面に沿って流れる水の量が多くなる。そのため、前記オゾンＯ3 の発生する確率が高くなる。一方、残留塩素ＣｌＯ- に関しても、塩素イオンＣｌ- を含んだ水が複数回にわたって電極群１０を横切るように流れることで、塩素イオンＣｌ- が電極板１１〜１３に接触する確率が高まる。これにより、残留塩素ＣｌＯ- の発生確率も高まる。
【００３９】
各電極板１１，１２，１３の貫通孔６１，６２は、水が電極群１０を横切り、更に、流路６に液体が流入し易くすると共に、発生した水素ガスや酸素ガスを電極の間隙Δから逃がすためのものである。したがって、貫通孔６１，６２の形状は、丸穴、長穴、十字穴、角穴の他にスリット状の長穴などでもよく、たとえば各電極板１１，１２，１３としてはエキスパンドメタルを使用しても良い。
【００４０】
図５は、電気回路のブロック図の一例を示す。
この図に示すように、第１，第２および第３電極板１１，１２，１３には、切替回路５０を介して、直流電源５１が接続されている。前記切替回路５０には制御回路（マイコン）５２が接続されている。該制御回路５２はタイマ５３を内蔵していると共に、流量検知回路５４および設定器５５に接続されている。
【００４１】
前記設定器５５は、各電極板１１，１２，１３の間に流れる電流の向きを切り替える時間Ｔを入力するためのものであり、当該設定器５５から設定された切替時間Ｔは制御回路５２に記憶される。前記流量検知回路５４は、電解槽１から流出する水の流量（電解槽１内に流入する水の流量）を検出するためのセンサ５６を含む。前記センサ５６が所定の流量よりも多い（または、少ない）流量を検出した時には、流量検知回路５４は、設定された切替時間Ｔよりも短い（または、長い）切替時間に補正するための信号を制御回路５２に出力する。流量がゼロの時には、流量検知回路５４は、各電極板１１，１２，１３へ流れる電流を遮断するための信号を制御回路５２に出力する。
【００４２】
つぎに、各電極１１〜１３の電位および切り替えについて説明する。
図６（ａ），（ｂ）において、電解槽１を構成する本体容器２は、接地されており、常時接地電位に設定されている。図６（ａ）の第１の状態では、第１，第２および第３電極板１１，１２，１３の電位は、それぞれ、＋Ｖ，ＧＮＤ（接地電位），−Ｖ（接地電位よりも低い電位）に設定されている。一方、制御回路５２（図５）により、所定時間後に、切替回路５０の切替スイッチ５０ａ〜５０ｄを切り替えると、図６（ｂ）の第２の状態となる。該第２の状態では、第１，第２および第３電極板１１，１２，１３の電位は、それぞれ、−Ｖ，ＧＮＤ，＋Ｖに設定される。したがって、電極群１０における第１の電極対１１，１２の電位差は、＋Ｖから−Ｖに切り替わり、一方、第２の電極対１２，１３の電位差は、−Ｖから＋Ｖに切り替わる。
【００４３】
なお、本実施形態に示すように、各電極板１１〜１３の全ての電位を切り替えなくても、各電極対の電位差を切り替えて、電流の流れる向きを切り替えることができる。
【００４４】
本実施形態において、本体容器２の内面２ａに対向する第１および第３電極板１１，１３の電位は、それぞれ、本体容器２の接地電気ＧＮＤに対して＋Ｖおよび−Ｖに切り替えられる。したがって、各電極板１１〜１３にスケールが付着するのを防止し得るだけでなく、第１および第３電極板１１，１３に対する本体容器２の相対電位が交番するので、本体容器２の内面２ａにスケールが付着しても、当該スケールが溶解する。
【００４５】
つぎに、電極群１０および切替回路５０の他の例について説明する。なお、以下に説明する電極群１０の各電極板１１〜１５の構造は、たとえば多数の貫通孔を有しているなど前記第１実施形態の電極板と同様な構成であり、その説明は省略する。
【００４６】
図７（ａ）〜７（ｄ）の実施形態は、２枚の電極板１１，１２で電極群１０を構成している。この実施形態では各電極板１１，１２の電位が＋Ｖ→ＧＮＤ→ＧＮＤ→−Ｖ→＋Ｖの順に切り替えられて、電極対１１，１２の間の電位差が＋Ｖまたは−Ｖに切り替えられる。
なお、本実施形態では、各電極板１１，１２の電位を交互に＋Ｖと−Ｖに取り替えてもよいが、この場合、本体容器２の内面２ａにスケールが付着する。
【００４７】
図８（ａ），（ｂ）の実施形態は、５枚の電極板１１〜１５で電極群１０を構成している。この実施形態では、第１、第３および第５電極板１１，１３，１５の電位が＋Ｖ，−Ｖに交互に切り替えられて、電極対１１，１２、電極対１２，１３、電極対１３，１４および電極対１４，１５の電位差が交番するように切り替えられる。なお、第２および第４電極板１２，１４および本体容器２の電位は常時ＧＮＤに設定されている。
【００４８】
図９（ａ），（ｂ）の実施形態は、５枚の電極板１１〜１５で電極群１０を構成している。図９（ａ）の第１の状態では，第１，第２，第３，第４および第５の電極板１１，１２，１３，１４，１５の電位がそれぞれ、＋Ｖ，＋Ｖ／２，ＧＮＤ，−Ｖ／２，−Ｖに設定されている。図９（ｂ）の第２の状態では、前記各電極板１１〜１５の極性が正負反転される。なお、第３電極板１３および本体容器２の電位は常時ＧＮＤに設定されている。
本実施形態において、第２（第４）電極板１２（１４）は、直流電源５１に接続されておらず、第１および第３（第３および第５）１１，１３（１３，１５）の間に配置されているので、これらの電極板の間の電位となる。
【００４９】
本発明者は、各電極対の電位を１０秒毎に切り替えて、規制板を設けない場合と規制板を設けた場合について、オゾン濃度と残留塩素濃度の測定を行った。その結果、規制板を設けない場合では、オゾン濃度は1.0mg/l 、残留塩素濃度は5.4mg/l であった。それに対し、規制板を設けた場合では、オゾン濃度は1.7mg/l 、残留塩素濃度は7.0mg/l であった。すなわち、規制板を設けて、水を何度も電極群１０に向かわせることにより、オゾン濃度および残留塩素濃度が大きく増加することが確認できた。
【００５０】
本発明においては、図１（ｂ）に示すように、３枚以上の電極板（たとえば５枚の電極板１１〜１５）で電極群１０を構成し、該電極群１０の下方に導入部２１を設けて、電極群１０の下端から上方に向って水を導入してもよい。この場合、水は矢印Ｆで示すように、複数の電極板１２，１１の貫通孔６２，６１を通って電極対１２，１１を第２の方向Ｄ２に横切りながら上昇し、あるいは、複数の別の電極板１４，１５の貫通孔６２，６１を通って電極対１４，１５を第１の方向Ｄ１に横切りながら上昇する。なお、この場合、互いに隣接して対向する２枚の電極板にとって、他の電極板は規制手段として作用する。
【００５１】
なお、各電極板の周縁と本体容器との間に隙間を設けてもよい。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の電解水生成装置は、強力に水を電気分解する装置であり、水のクラスターを破壊し、水の表面張力を下げ、界面活性効果を高める。更に、水素ガスや酸素ガス等の微細な気泡を豊富に含んだ電解水を生成するため、界面活性効果に加えてキャビテーションの作用も加わり、洗剤を使用しなくても優れた洗浄用水となる。
また、各電極板に貫通孔を設けたので、液体が前記貫通孔を通って電極対を横切りながら上昇するので、気泡が液体と共に貫通孔を容易に通過する。しかも、貫通孔の付近では化学反応が生じ易いので、電解水中のオゾンや残留塩素の濃度が高くなる。
特に、液体の流れが電極対の各貫通孔を通って電極対を横切りながら、Ｓ字状および／または逆Ｓ字状に上昇するように、前記液体の流れ方向を規制すれば、電解水を含んだ液体が何度も電極対の表面に接触するから、オゾンや残留塩素の濃度が高まる。
【００５３】
また、電解水生成装置の電極印加電圧を所定の短い時間の間隔で切り替えることで水中オゾン濃度等を更に高めることができ、洗浄効果に加えて殺菌効果も併せ持った殺菌洗浄水となる。
【００５４】
なお、前記電解槽を構成する本体容器が接地電位に設定され、前記電極対のうち第１電極板が接地電位よりも高い高電位となる第１の状態と、前記第１電極板が接地電位よりも低い低電位となる第２の状態とに切り替えられるようにすれば、本体容器の内面にスケールが付着しても、当該スケールが液中に溶け出す。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の電解水生成装置の一態様を示す概略正面図、（ｂ）は同電解水生成装置の要部の構成の他の例を示す正面図である。
【図２】（ａ）は本発明の第１実施形態にかかる電解水生成装置を示し、図２（ｂ）のＡ−Ａ線で断面した断面図、（ｂ）は電極群を示す側面図である。
【図３】（ａ）は第１実施形態にかかる電解水生成装置を示し、図２（ｂ）のＣ−Ｃ線で断面した断面図、（ｂ）は第１実施形態の第１電極板を示す側面図、（ｃ）は同第２電極板を示す側面図である。
【図４】同電極群および規制板を示す斜視図である。
【図５】第１実施形態の電解水生成装置にかかる概略構成図である。
【図６】同電極群および切替回路を示し、（ａ），（ｂ）は、それぞれ、電位の切替の状態を示す概略構成図である。
【図７】電極群および切替回路の他の例を示し、（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ、電位の切替の状態を示す概略構成図である。
【図８】電極群および切替回路の更に他の例を示し、（ａ），（ｂ）は、それぞれ、電位の切替の状態を示す概略構成図である。
【図９】電極群および切替回路の更に他の例を示し、（ａ），（ｂ）は、それぞれ、電位の切替の状態を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１：電解槽
２：本体容器
１０：電極群
１１，１２，１３：第１，第２および第３電極板（板状電極）
１１，１２：第１電極対
１２，１３：第２電極対
２１：導入部
２２：導出部
３１：第１チャンバ
３２：第２チャンバ
４０：規制板（規制手段）
４１，４２，４３：第１，第２および第３規制板（規制部材）
５１：直流電源
５２：制御回路
６１，６２：貫通孔
Ｄ１：第１の方向
Ｄ２：第２の方向
Ｆ：流れ方向
【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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