JP2017056448A - 電解水生成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】組立が容易で給水、排水の圧力損失の小さい電解セル、およびこれを備える電解水生成装置を提供する。【解決手段】実施形態によれば、電解水生成装置は、電極室および電解液室を有する電解槽１１を備えている。電解槽は、電解液室を有する第１筐体と、電極室を有し、第１筐体に隣接して配置された第２筐体と、第１筐体と第２筐体との間に配置されたシール部材と、シール部材を圧縮する方向に第１筐体および第２筐体の少なくとも一方を押圧する押圧部材７０と、を備えている。【選択図】図１

Description

ここで述べる実施形態は、電解水生成装置に関する。

電解により次亜塩素酸水やアルカリイオン水などの電解水を生成する電解水生成装置が知られている。このような電解水生成装置は、電極が設けられた電極室および電解液を収容する電解液室を有する電解槽（電解セル）を備え、電極室に水を送水し、電解液室に電解液を流して電解水を生成する。

電解槽は、電極室形成容器（筐体）、電解液室形成容器（筐体）、板状の電極を並べて配置し、これらの周辺部をボルト、ナットで互いに締結して固定する構成を用いている。また、部材間の接合部にシール材が挟まれ、水漏れあるいは液漏れを防止している。

特許第３５００１７３号公報 特開昭６２−２０９２９６号公報 特開平２−８４３８号公報

上記のような電解水生成装置において、電解槽の構成部材が合成樹脂によって形成されている場合、樹脂部材の応力緩和、クリープにより、部材間の締結力およびシール材の圧縮力が弱まり、シール性が低下することが考えられる。また、排水詰まり等に起因して、電解槽内の水圧が上昇した場合も、シール材のシール性が低下し、水漏れを生じる可能性がある。

本実施形態の課題は、接合部のシール性が向上し、信頼性の高い電解水生成装置を提供することにある。

実施形態によれば、電解水生成装置は、電極が設けられた電極室および電解液を収容する電解液室を有する電解槽を備えている。前記電解槽は、前記電解液室を有する第１筐体と、前記電極室を有し、前記第１筐体に隣接して配置された第２筐体と、前記第１筐体と第２筐体との間に配置されたシール部材と、前記シール部材を圧縮する方向に前記第１筐体および第２筐体の少なくとも一方を押圧する押圧部材であって、前記電解槽内の水圧に応じて押圧力が変動する押圧部材と、を備えている。

図１は、第１の実施形態に係る電解水生成装置を概略的に示す図。 図２は、第１の実施形態に係る電解水生成装置の電解槽を示す斜視図。 図３は、前記電解槽の分解斜視図。 図４は、図２の線Ａ−Ａに沿った前記電解槽の横断面図。 図５は、第２の実施形態に係る電解水生成装置を概略的に示す図。 図６は、第２の実施形態に係る電解水生成装置の電解槽を示す斜視図。 図７は、前記電解槽の分解斜視図。 図８は、図６の線Ｂ−Ｂに沿った前記電解槽の横断面図。 図９は、前記電解槽の接合部を拡大して示す断面図。 図１０は、シール部材を拡大して示す断面図。 図１１は、変形例に係るシール部材を拡大して示す断面図。 図１２は、第３の実施形態に係る電解水生成装置を概略的に示す図。 図１３は、第３の実施形態に係る電解水生成装置の電解槽を示す斜視図。 図１４は、前記電解槽の分解斜視図。

以下に、図面を参照しながら、種々の実施形態について説明する。なお、実施形態を通して共通の構成には同一の符号を付すものとし、重複する説明は省略する。また、各図は実施形態とその理解を促すための模式図であり、その形状や寸法、比などは実際の装置と異なる個所があるが、これらは以下の説明と公知の技術を参酌して適宜、設計変更することができる。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る電解水生成装置全体の構成を概略的に示す図である。電解水生成装置１０は、例えば、塩水を電解することで陽極側に次亜塩素酸水、陰極側に水酸化ナトリウム水を生成する装置である。次亜塩素酸水は各種消毒などに用いられ、水酸化ナトリウム水は各種洗浄などに用いられる。

図１に示すように、電解水生成装置１０は、電解セルを構成する、いわゆる３室型の電解槽（電解容器）１１を備えている。本実施形態では、電解槽１１は、ほぼ円筒形状に形成されている。電解槽１１の内部は、陰イオン交換膜（第１隔膜）１６ａよび陽イオン交換膜（第２隔膜）１６ｂにより、電解液室１５ａと、電解液室１５ａの両側に位置する陽極室（第１電極室）１５ｂおよび陰極室（第２電極室）１５ｃとに仕切られている。本実施形態において、電解液室１５ａ、陽極室１５ｂ、および陰極室１５ｃは、それぞれ横断面が扇状に形成され、円周方向に並んで配置されている。本実施形態によれば、陽極室１５ｂと陰極室１５ｃとの間に後述する押圧部材７０が挟まれている。この押圧部材７０は、中空に形成され、内部に流体を充填可能な充填室（充填空間）７０ａを有している。

陽極室１５ｂ内に陽極（第１電極）１８ａが設けられ、陰イオン交換膜１６ａに対向している。陰極室１５ｃ内に陰極（第２電極）１８ｂが設けられ、陽イオン交換膜１６ｂに対向している。陽極１８ａおよび陰極１８ｂは、ほぼ等しい大きさの矩形板状に形成され、電解液室１５ａを挟んで、互いに対向している。

電解水生成装置１０は、電解槽１１の電解液室１５ａに電解液、例えば、塩水を供給する電解液供給部１９と、陽極室１５ｂ、陰極室１５ｃ、および押圧部材７０の充填空間７０ａに電解原水、例えば、水を所定の水圧で供給する給水部２１と、陽極１８ａおよび陰極１８ｂに正電圧および負電圧をそれぞれ印加する電源２３と、電源等を制御するコントローラ２４と、を備えている。

電解液供給部１９は、飽和食塩水を生成する塩水タンク２５と、塩水タンク２５から電解液室１５ａの上部に塩水を導く供給配管１９ａと、供給配管１９ａ中に設けられた送液ポンプ２６と、電解液室１５ａ内を流れた塩水を電解液室１５ａの上部から塩水タンク２５に送る循環配管１９ｂと、循環配管１９ｂに設けられた流量調整弁（絞り弁）２８ａと、を備えている。

給水部２１は、水を供給する図示しない給水源（水道栓、給水設備）と、給水源から陽極室１５ｂの上部、陰極室１５ｃの上部、および充填空間７０ａに水を導く給水配管２１ａと、給水配管２１ａの上流部に設けられた流量調整弁（絞り弁）２８ｂと、陽極室１５ｂで生成された酸性水（陽極生成物質）を陽極室１５ｂの上部から排水する第１排水配管２１ｂと、陰極室１５ｃで生成されたアルカリ性水（陰極生成物質）を陰極室１５ｃの上部から排水する第２排水配管２１ｃと、第１排水配管２１ｂに設けられた流量調整弁（絞り弁）２８ｄと、第２排水配管２１ｃに設けられた流量調整弁（絞り弁）２８ｃと、を備えている。

上記のように構成された電解水生成装置１０により、塩水を電解して酸性水（次亜塩素酸および塩酸）とアルカリ性水（水酸化ナトリウム水溶液）を生成する動作について説明する。
図１に示すように、送液ポンプ２６を作動させ、電解槽１１の電解液室１５ａに塩水を供給するとともに、陽極室１５ｂ、陰極室１５ｃ、充填空間７０ａに所定の水圧で水を給水する。同時に、電源２３から正電圧および負電圧（電解電流）を陽極１８ａおよび陰極１８ｂにそれぞれ印加する。電解液室１５ａへ流入した塩水中において電離しているナトリウムイオンは、陰極１８ｂに引き寄せられ、陽イオン交換膜１６ｂを通過して、陰極室１５ｃへ流入する。そして、陰極室１５ｃにおいて、陰極１８ｂで水が分解され水素ガスを生じるとともに水酸化ナトリウム水溶液を得る。このようにして生成された水酸化ナトリウム水溶液および水素ガスは、陰極室１５ｃから第２排水配管２１ｃに流出し、第２排水配管２１ｃを通って排出される。

また、電解液室１５ａ内の塩水中に電離している塩素イオンは、陽極１８ａに引き寄せられ、陰イオン交換膜１６ａを通過して、陽極室１５ｂへ流入する。そして、陽極１８ａにて塩素イオンが還元され塩素ガスが発生する。発生した塩素ガスは陽極室１５ｂ内で水と反応して次亜塩素酸水と塩酸を生じる。このようにして生成された酸性水（次亜塩素酸水および塩酸）は、陽極室１５ｂから第１排水配管２１ｂを通って排水される。生成された陽極水（次亜塩素酸水）と陰極水（水酸化ナトリウム水）は、別々に排水して図示しないタンクなどに貯水して活用する。

次に、電解槽（電解容器）１１の一構成例を詳細に説明する。図２は、電解槽の斜視図、図３は電解槽の分解斜視図、図４は図２の線Ａ−Ａに沿った電解槽の横断面図である。
図２および図３に示すように、電解槽１１は、電解液室１５ａを形成した第１筐体３０、陽極室１５ｂを形成する第２筐体３２、および陰極室１５ｃを形成する第３筐体３４を有し、これらの筐体は、有底の円筒状の外ケース３６内に収納され、円弧状に並んだ状態に保持されている。第１、第２、第３筐体３０、３２、３４、および外ケース３６は、例えば、合成樹脂により形成されている。なお、外ケース３６は金属を含む材料でもよい。

第１筐体３０は、横断面がほぼ扇形の筒状に形成され、所定の角度で屈曲して繋がった一対の矩形状の側壁と、これら側壁に繋がる円弧状の周壁と、それぞれ扇形の上端壁および下端壁と、を有し、これらの壁部により電解液室１５ａを規定している。一対の側壁には、それぞれ細長い矩形状の開口３１ａ、３１ｂが形成され、電解液室１５ａに開口している。上端壁には、それぞれ電解液室１５ａに連通する第１流入継手管３３ａおよび第１流出継手管３３ｂが形成され、それぞれ上端壁から上方に延出している。更に、第１筐体３０の一対の側壁が合わさる部分に、すなわち、扇形の頂点に当たる部分に、一対のヒンジ３５ａが設けられている。一対のヒンジ３５ａは、それぞれ第１筐体３０の軸方向（すなわち第１筐体３０の長手方向）に沿って延びているとともに、軸方向に沿って互いに離間している。

第２筐体３２は、横断面がほぼ扇形の筒状に形成され、所定の角度で屈曲して繋がった一対の矩形状の側壁と、これら側壁に繋がる円弧状の周壁と、それぞれ扇形状の上端壁および下端壁と、を有し、これらの壁部により陽極室１５ｂを規定している。一方の側壁には、細長い矩形状の開口３７が形成され、陽極室１５ｂに開口している。上端壁には、それぞれ陽極室１５ｂに連通する第２流入継手管３８ａおよび第２流出継手管３８ｂが形成され、それぞれ上端壁から上方に延出している。第２筐体３２の一対の側壁が合わさる部分に、すなわち、扇形の頂点に当たる部分に、一対のヒンジ３５ｂが設けられている。一対のヒンジ３５ｂは、それぞれ第２筐体３２の軸方向（すなわち第２筐体３２の長手方向）に沿って延びているとともに、第１筐体３０の一対のヒンジ３５ｂに対して軸方向にずれて設けられている。
第１筐体３０に対して、第２筐体３２は、開口３７が第１筐体３０の一方の開口３１ａと対向する向きで配置されている。

第３筐体３４は、横断面がほぼ扇形の筒状に形成され、所定の角度で屈曲して繋がった一対の矩形状の側壁と、これら側壁に繋がる円弧状の周壁と、それぞれ扇形状の上端壁および下端壁と、を有し、これらの壁部により陰極室１５ｃを規定している。一方の側壁には、細長い矩形状の開口４０が形成され、陰極室１５ｃに開口している。上端壁には、それぞれ陰極室１５ｃに連通する第３流入継手管４２ａおよび第３流出継手管４２ｂが形成され、それぞれ上端壁から上方に延出している。第３筐体３４の一対の側壁が合わさる部分に、すなわち、扇形の頂点に当たる部分に、一対のヒンジ３５ｃが設けられている。一対のヒンジ３５ｃは、それぞれ第３筐体３０の軸方向（すなわち第３筐体３０の長手方向）に沿って延びているとともに、第１筐体３０および第２筐体３２のヒンジ３５ａ、３５ｂに対して軸方向にずれて設けられている。

第１筐体３０に対して、第３筐体３４は、開口４０が第１筐体３０の他方の開口３１ｂと対向する向きで配置されている。このように、第１筐体３０、第２筐体３２、第３筐体３４は、第１筐体３０を間に挟んだ状態で、円周方向に並んで配置されている。また、第１ないし第３筐体３０、３２、３４のヒンジ３５ａ、３５ｂ、３５ｃに枢軸４４が挿通されている。これにより、第１、第２、第３筐体３０、３２、３４は互いに連結され、全体でほぼ円筒形状を成している。また、第２筐体３２および第３筐体３４は、第１筐体３０に対して、枢軸４４の周りで回動可能に、すなわち、円周方向に沿って回動可能に、第１筐体３０に連結されている。

図３および図４に示すように、第１筐体３０と第２筐体３２との間に細長い矩形状の陰イオン交換膜１６ａが配置され、第１筐体３０の開口３１ａおよび第２筐体３２の開口３７に対向し、電解液室１５ａと陽極室１５ｂを隔てている。細長い矩形板状の陽極１８ａは、陰イオン交換膜１６ａと第２筐体３２との間に配置され、開口３７を介して陽極室１５ｂに対面しているとともに陰イオン交換膜１６ａに近接対向している。陽極１８ａは、第２筐体３２の上方に突出する接続端子１７ａを一体に有している。陽極１８ａの周縁部と第２筐体３２との間、および陰イオン交換膜１６ａの周縁部と第１筐体３０との間に、それぞれ矩形枠状のシール部材４６ａが挟持されている。これらのシール部材４６ａにより、第１筐体３０と第２筐体３２と間の接合部を液密にシールしている。

第１筐体３０と第３筐体３４との間に細長い矩形状の陽イオン交換膜１６ｂが配置され、第１筐体３０の開口３１ｂおよび第３筐体３４の開口４０に対向し、電解液室１５ａと陰極室１５ｃを隔てている。細長い矩形板状の陰極１８ｂは、陽イオン交換膜１６ｂと第３筐体３４との間に配置され、開口４０を介して陰極室１５ｃに対面しているとともに陽イオン交換膜１６ｂに近接対向している。陰極１８ｂは、第３筐体３４の上方に突出する接続端子１７ｂを一体に有している。陰極１８ｂの周縁部と第３筐体３４との間、および陽イオン交換膜１６ｂの周縁部と第１筐体３０との間に、それぞれ矩形枠状のシール部材４６ｂが挟持されている。これらのシール部材４６ｂにより、第１筐体３０と第３筐体３４と間の接合部を液密にシールしている。

上記のように構成され互いに連結された第１、第２、第３筐体３０、３２、３４は、有底の円筒形状の外ケース３６内に収容されている。第１、第２、第３筐体３０、３２、３４の周壁は、外ケース３６の内周面に当接し、また、各筐体の下端壁は外ケース３６の底面に当接している。これにより、第１、第２、第３筐体３０、３２、３４は、外周面および底面が外ケース３６により覆われ、互いに連結されてほぼ円筒形状を形成した状態に保持され、更に、隣合う筐体間に電極およびイオン交換膜を挟持した状態に保持されている。また、第１、第２、第３筐体３０、３２、３４の上端壁は、外ケース３６の上端開口３６ａ内に面一に位置している。なお、第１、第２、第３筐体３０、３２、３４の上端壁は外ケース３６の上端開口３６ａ内に面一に位置しなくてもよい。第１〜第３流入継手管３３ａ、３８ａ、４２ａ、第１〜第３流出継手管３３ｂ、３８ｂ、４２ｂ、および一対の接続端子１７ａ、１７ｂは、外ケース３６の上方に延出している。

電解槽１１は、前記シール部材４６ａ、４６ｂを圧縮する方向に第２筐体３２および第３筐体３４を押圧する押圧部材７０を更に備えている。本実施形態では、押圧部材７０として、例えば、ゴム等の弾性材料で形成された偏平な矩形状箱状、かつ、内部に充填空間７０ａを有する袋状あるいは中空の押圧パッド（押圧タンク）を用いている。押圧部材（押圧パッド）７０は、例えば、第２筐体３２の側壁とほぼ等しいサイズに形成されている。押圧パッド７０は、充填空間７０ａに連通する注入継手管７０ｂを一体に有し、この注入継手管７０ｂは、押圧パッド７０の上端縁から突出している。図２ないし図４に示すように、押圧パッド７０は、第２筐体３２の側壁と第３筐体３４の側壁との間に配置され、第２筐体３２および第３筐体３４に密着している。注入継手管７０ｂは、外ケース３６の上端開口から上方に延出している。

上記のように構成された電解槽１１の第１流入継手管３３ａおよび第１流出継手管３３ｂに電解液供給部１９の供給配管１９ａおよび循環配管１９ｂがそれぞれ接続される。また、電解槽１１の第２流入継手管３８ａ、第３流入継手管４２ａおよび押圧パッド７０の注入継手管７０ｂに給水部２１の給水配管２１ａがそれぞれ接続される。更に、電解槽１１の第２流出継手管３８ｂおよび第３流出継手管４２ｂに第１排水配管２１ｂおよび第２排水配管２１ｃがそれぞれ接続される。

電解動作時において、給水部２１から陽極室１５ｂおよび陰極室１５ｃに所定の水圧で給水される。同時に、給水部２１から押圧パッド７０の充填空間７０ａに所定の水圧で給水され、充填空間７０ａに水が充填される。押圧パッド７０は充填された水の水圧で膨張し、図４に矢印で示すように、第２筐体３２および第３筐体３４を第１筐体３０に向けて押圧する。これにより、第１筐体３０と第２筐体３２との間に挟持されたシール部材４６ａを圧縮方向に押圧し、同時に、第１筐体３０と第３筐体３４との間に挟持されたシール部材４６ｂを圧縮方向に押圧し、シール部材４６ａ、４６ｂによるシール性を高く維持することができる。

押圧パッド７０の充填空間７０ａは、陽極室１５ｂおよび陰極室１５ｃと共通の給水部２１から給水を受けている。そのため、充填空間７０ａ内の水圧は、陽極室１５ｂ内あるいは陰極室１５ｃ内の水圧に一致し、また、陽極室１５ｂ内あるいは陰極室１５ｃ内の水圧の変動に連動して変動する。排水詰まり等により電解槽１１内の水圧、例えば、陽極室１５ｂ内あるいは陰極室１５ｃ内の水圧が上昇した場合、シール部材４６ａ、４６ｂのシール性が低下するが、上記水圧の上昇に連動して、押圧パッド７０の充填空間７０ａに充填された水の水圧も上昇する。そのため、押圧パッド７０は一層、膨張し、より大きな押圧力で第２筐体３２および第３筐体３４を押圧する。従って、筐体間に挟持されたシール部材４６ａ、４６ｂをより大きな押圧力で圧縮し、シール部材のシール性低下を抑制することができる。これにより、電解槽１１内の水圧が上昇した場合でも、シール部材４６ａ、４６ｂにより接合部を確実にシールし、水漏れ、液漏れを防止することができる。

更に、本実施形態によれば、電解槽１１の第２筐体３２および第３筐体３４は、枢軸４４の周りで回動可能に支持されている。そのため、図４に矢印で示すように、押圧パッド７０の押圧力は、第２筐体３２および第３筐体３４に対して円周方向に作用し、第２筐体３２および第３筐体３４を効率よく押圧する。また、押圧パッド７０の押圧力が外ケース３６に作用せず、外ケース３６に負荷が掛からない。

以上のように構成された第１の実施形態によれば、電解槽を構成する複数の構成部材間に押圧部材を配置し、押圧部材の押圧力を電解槽内の水圧に応じて可変とすることにより、シール部材を電解槽内の水圧に応じて圧縮方向に押圧し、接合部のシール性を向上することができる。これにより、水漏れ、液漏れを確実に防止し、信頼性の高い電解槽および電解水形成装置が得られる。

上述した第１の実施形態では、給水部を押圧パッドに接続し、押圧パッドの充填空間に水を供給して押圧パッドを膨張させる構成としたが、これに限らず、押圧パッドを電解液供給部に接続し、押圧パッドの充填空間に電解液を供給して押圧パッドを膨張させる構成としてもよい。この場合、電解液室内の水圧に応じて、押圧パッドの押圧力が変動する。

次に、他の実施形態に係る電解水生成装置について説明する。以下に説明する他の実施形態において、前述した第１の実施形態と同一の部分には、同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略し、第１の実施形態と異なる部分を中心に詳しく説明する。

（第２の実施形態）
図５は、第２の実施形態に係る電解水生成装置全体を概略的に示す図、図６は、電解槽の斜視図、図７は電解槽の分解斜視図、図８は図６の線Ａ−Ａに沿った電解槽の横断面図、図９は、シール部材を含む電解槽の接合部を概略的に示す断面図、図１０は、シール部材を拡大して示す断面図である。

第２の実施形態では、電解槽１１のシール部材４６ａ、４６ｂをそれぞれ押圧部材として構成している。また、給水部の給水配管をシール部材４６ａ、４６ｂに接続し、給水部から各シール部材の充填空間に給水する構成としている。

図７、図８、および図９に示すように、それぞれ矩形枠状に形成されたシール部材４６ａは、陽極１８ａの周縁部と第２筐体３２との間、および陰イオン交換膜１６ａの周縁部と第１筐体３０との間に、それぞれ挟持されている。これらのシール部材４６ａにより、第１筐体３０と第２筐体３２と間の接合部を液密にシールしている。

それぞれ矩形枠状に形成されたシール部材４６ｂは、陰極１８ｂの周縁部と第３筐体３４との間、および陽イオン交換膜１６ｂの周縁部と第１筐体３０との間に、それぞれ挟持されている。これらのシール部材４６ｂにより、第１筐体３０と第２筐体３２と間の接合部を液密にシールしている。

図６および図７に示すように、シール部材４６ａは、例えば、その上端部から突出した注入継手管４７ａを一体に有している。シール部材４６ｂは、例えば、その上端部から突出した注入継手管４７ｂを一体に有している。これらの注入継手管４７ａ、４７ｂは、外ケース３６の上端開口３６ａから上方に延出している。そして、図５に示すように、４つの注入継手管４７ａ、４７ｂに、それぞれ給水部２１の給水配管２１ａが接続され、給水部２１から各シール部材４６ａ，４６ｂの充填空間に所定の水圧で給水可能としている。
図７および図８に示すように、第２筐体３２、第１筐体３０、および第３筐体３４は、外ケース３６内において、円弧状に並んで配置および保持され、第２筐体３２の側壁と第３筐体３４の側壁とが隙間なく対向当接するように形成されている。

シール部材４６ａ、４６ｂは、同一の構成を有している。ここでは、シール部材４６ａを代表して、その構成を詳細に説明する。
図９および図１０（ａ）に示すように、シール部材４６ａは、矩形枠状に連続して延びる中空のチューブで構成された本体５０ａと、本体５０ａを間に挟んで本体５０ａの両側に設けられた一対の矩形枠状のスペーサ５０ｂ、５０ｃと、を有し、ゴム等の弾性材料により一体に形成されている。加圧前の状態において、各スペーサ５０ａ、５０ｂは、本体５０ａの外径よりも大きい幅（高さ）Ｗを有し、それぞれ本体５０ａの外周を越えて上下に突出している。本体５０ａ内の空間は、充填空間（流路）７０ａを形成している。充填空間７０ａは、シール部材４６ａの注入継手管４７ａに連通している。

シール部材４６ａを電解槽１１の構成部材間に挟持した状態において、例えば、第１筐体３０と陰イオン交換膜１６ａの周縁部との間に挟持した状態において、スペーサ５０ｂ、５０ｃの各々が第１筐体３０と陰イオン交換膜１６ａとに挟まれて圧縮され、第１筐体３０および陰イオン交換膜１６ａに密着する。これにより、シール部材４６ａは接合部を液密にシールしている。また、本体５０ａの外周面は、僅かな隙間をおいて、第１筐体３０および陰イオン交換膜１６ａに対向している。これにより、本体５０ａは、潰れることなく、内部の充填空間７０ａを維持している。

シール部材４６ａの注入継手管４７ａに給水部２１の給水配管２１ａが接続されている。これにより、電解水生成装置１０の電解動作時、給水部２１からシール部材４６ａの充填空間７０ａに所定の水圧で給水され、充填空間７０ａに水が充填される。本体５０ａは水圧で僅かに膨張し、スペーサ５０ｂ、５０ｃを第１筐体３０および陰イオン交換膜１６ａに向けて押圧する。これにより、第１筐体３０と陰イオン交換膜１６ａとの間に挟持されたスペーサ５０ｂ、５０ｃは圧縮方向に押圧され、シール部材４６ａによるシール性を高く維持することができる。

シール部材４６ａの充填空間７０ａは、陽極室１５ｂおよび陰極室１５ｃと共通の給水部２１から給水を受けている。そのため、充填空間７０ａ内の水圧は、陽極室１５ｂ内あるいは陰極室１５ｃ内の水圧に一致し、また、陽極室１５ｂ内あるいは陰極室１５ｃ内の水圧の変動に連動して変動する。排水詰まり等により電解槽１１内の水圧、例えば、陽極室１５ｂ内あるいは陰極室１５ｃ内の水圧が上昇した場合、これに連動して、シール部材４６ａの充填空間７０ａに充填された水の水圧も上昇する。この場合、図１０（ｂ）に示すように、シール部材４６ａの本体５０ａは水圧により膨張し、第１筐体３０および陰イオン交換膜に押し付けられ、第１筐体３０および陰イオン交換膜に密着する。これにより、シール部材４６ａをより大きな押圧力で圧縮することができ、シール部材４６ａのシール性が向上する。従って、電解槽１１内の水圧が上昇した場合でも、シール部材４６ａのシール性低下を抑制し、シール部材４６ａにより接合部を確実にシールすることができ、水漏れ、液漏れを防止することができる。

シール部材４６ｂは、上述したシール部材４６ａと同一に構成され、シール部材４６ａと同様の機能を有している。第２の実施形態において、電解水生成装置１０の他の構成は、前述した第１の実施形態に係る電解水生成装置と同一である。

以上のように構成された第２の実施形態によれば、電解槽１１を構成する複数の構成部材間にシール部材を兼ねた押圧部材を配置し、押圧部材の押圧力を電解槽内の水圧に応じて可変とすることにより、シール部材を電解槽内の水圧に応じて圧縮方向に押圧し、接合部のシール性を向上することができる。これにより、水漏れ、液漏れを確実に防止し、信頼性の高い電解槽および電解水形成装置が得られる。

第２の実施形態において、シール部材は、一対のスペーサを有する構成としているが、これに限らず、図１１に示す変形例のように、チューブからなる本体５０ａと単一のスペーサ５０ｂとを有する構成としてもよい。また、第２の実施形態においても、シール部材の本体５０ａを電解液供給部に接続し、本体の充填空間７０ａに電解液を供給して本体５０ａを膨張させる構成としてもよい。この場合、電解液室内の水圧に応じて、押圧パッドの押圧力が変動する。

（第３の実施形態）
図１２は、第３の実施形態に係る電解水生成装置全体を概略的に示す図、図１３は、電解槽および押圧部材を示す斜視図、図１４は電解槽の分解斜視図である。
第３の実施形態では、電解水生成装置１０は、矩形箱状に形成された電解槽１１を用いている。図１２に概略的に示すように、電解水生成装置１０は、いわゆる３室型の電解槽１１を備えている。電解槽１１は、偏平な矩形箱状に形成され、その内部は、陰イオン交換膜（第１隔膜）１６および陽イオン交換膜（第２隔膜）１８により、電解液室１５ａと、電解液室１５ａの両側に位置する陽極室１５ｂおよび陰極室１５ｃとに仕切られている。陽極室１５ｂ内に陽極１８ａが設けられ、陰イオン交換膜１６に対向している。陰極室１５ｃ内に陰極２０が設けられ、陽イオン交換膜１８に対向している。陽極１８ａおよび陰極２０は、ほぼ等しい大きさの矩形板状に形成され、電解液室１５ａを挟んで、互いに対向している。電解槽１１は、対向する両側面をそれぞれ覆う２枚のカバーパネル５４ａ、５４ｂと、一方のカバーパネル５４ａと電解槽の筐体との間に挟持された後述の押圧部材７０と、を備えている。

電解水生成装置１０は、電解槽１１の電解液室１５ａに電解液、例えば、飽和塩水を供給する電解液供給部１９と、陽極室１５ｂ、陰極室１５ｃ、および押圧部材７０の充填空間７０ａに電解原水、例えば、水を供給する給水部２１と、陽極１８ａおよび陰極２０に正電圧および負電圧をそれぞれ印加する電源２３と、電源２３等を制御するコントローラ２４と、を備えている。

給水部２１は、水を供給する図示しない給水源と、給水源から陽極室１５ｂの下部、陰極室１５ｃの下部、および押圧部材７０の充填空間７０ａに水を導く給水配管２１ａと、陽極室１５ｂを流れた水を陽極室１５ｂの上部から排出する第１排水配管２１ｂと、陰極室１５ｃを流れた水を陰極室１５ｃの上部から排出する第２排水配管２１ｃと、を備えている。
電解水生成装置１０の他の構成は、前述した第１の実施形態に係る電解水生成装置と同一である。

次に、電解槽１１の構成をより詳細に説明する。
図１３および図１４に示すように、電解槽１１は、隔壁として機能する矩形枠状の第１筐体３０と、第１筐体３０とほぼ等しい外径寸法を有し第１筐体３０の一側面を覆う矩形板状の第２筐体３２と、第１筐体３０とほぼ等しい外径寸法を有し第１筐体３０の他側面を覆う矩形板状の第３筐体３４と、を有している。第１筐体３０は、その内周面により電解液室１５ａを形成している。第１筐体３０の側壁下端に、電解液室１５ａに連通する第１流入口６０ａが形成され、側壁上端に電解液室１５ａに連通する第１流出口６０ｂが設けられている。これら第１流入口６０ａおよび第１流出口６０ｂに供給配管１９ａおよび循環配管１９ｂがそれぞれ接続される。

第２筐体３２は、第１筐体３０に対向した矩形状の内面と、反対側の外面と、を有し、この内面に形成された凹所により陽極室１５ｂを形成している。第２筐体３２の側面下部に、陽極室１５ｂに連通する第２流入口６２ａが形成され、側面上部に、陽極室１５ｂに連通する第２流出口６２ｂが形成されている。これら第２流入口６２ａおよび第２流出口６２ｂに給水配管２１ａおよび第１排水配管２１ｂがそれぞれ接続される。

第３筐体３４は、第１筐体３０に対向した矩形状の内面と、反対側の外面と、を有し、この内面に形成された凹所により陰極室１５ｃを形成している。第３筐体３４の側面下部に、陰極室１５ｃに連通する第３流入口６４ａが形成され、側面上部に、陰極室１５ｃに連通する第３流出口６４ｂが形成されている。これら第３流入口６４ａおよび第３流出口６４ｂに給水配管２１ａおよび第２排水配管２１ｃがそれぞれ接続される。

第１筐体３０と第２筐体３２との間に、矩形状の陰イオン交換膜（第１隔膜）１６ａが配置され、電解液室１５ａと陽極室１５ｂを仕切っている。矩形板状に形成された陽極１８ａは、陰イオン交換膜１６ａと第２筐体３２の内面との間に配置され、陽極室１５ｂに対面しているとともに陰イオン交換膜１６ａに近接対向している。陽極１８ａは、一側縁から突出した接続端子１７ａを有している。

第１筐体３０と第３筐体３４との間に矩形状の陽イオン交換膜１６ｂが配置され、電解液室１５ａと陰極室１５ｃを仕切っている。矩形板状に形成された陰極１８ｂは、陽イオン交換膜１６ｂと第３筐体３４の内面との間に配置され、陰極室１５ｃに対面しているとともに陽イオン交換膜１６ｂに近接対向している。陰極１８ｂは、一側縁から突出した接続端子１７ｂを有している。

各構成部材間、すなわち、第２筐体３２の内面周縁部と陽極１８ａの周縁部との間、陰イオン交換膜１６ａの周縁部と第１筐体３０との間、第１筐体３０と陽イオン交換膜１６ｂの周縁部との間、および、陰極１８ｂの周縁部と第３筐体３４の内面周縁部との間に、水漏れを防止するための矩形枠形状のシール部材４６がそれぞれ配置されている。

電解槽１１は、第２筐体３２の外面を覆う矩形状の第１カバーパネル６６ａと、第３筐体３４の外面を覆う矩形状の第２カバーパネル６６ｂと、第３筐体３４の外面と第２カバーパネルとの間に配置された押圧部材７０と、を備えている。

シール部材４６および押圧部材７０を除いて、各構成部材の周縁部を貫通して複数の固定ボルト６７が挿通され、例えば、第２カバーパネル６６ｂ側から挿通され、その先端部が第１カバーパネル６６ａから突出している。各固定ボルト６７の先端部にナット６８がねじ込まれている。締結部材としての固定ボルト６７およびナット６８により、各構成部材の周縁部同士が互いに締結され、シール部材４６により電解液室１５ａ、陽極室１５ｂ、および陰極室１５ｃの水密性を保持している。

本実施形態において、押圧部材７０は、例えば、ゴム等の弾性材料で形成された偏平な矩形状箱状、かつ、内部に充填空間７０ａを有する袋状あるいは中空の押圧パッド（押圧タンク）を用いている。押圧部材（押圧パッド）７０は、例えば、第２カバーパネル６６ｂとほぼ等しいサイズに形成されている。押圧パッド７０は、充填空間７０ａに連通する注入継手管７０ｂを一体に有し、この注入継手管７０ｂは、押圧パッド７０の上端縁から突出している。押圧パッド７０は、第３筐体３４の外面と第２カバーパネル６６ｂとの間に配置され、第３筐体３４および第２カバーパネル６６ｂに密着している。また、注入継手管７０ｂに給水部２１の給水配管２１ａが接続される。

上記のように構成された電解槽１１を備える電解水生成装置１０では、電解動作時、給水部２１から陽極室１５ｂおよび陰極室１５ｃに所定の水圧で給水される。同時に、給水部２１から押圧パッド７０の充填空間７０ａに所定の水圧で給水され、充填空間７０ａに水が充填される。押圧パッド７０は、充填空間７０ａに充填された水の水圧で膨張し、第３筐体３４を第２筐体３２に向けて押圧する。これにより、第３筐体３４と第２筐体３２との間に設けられている複数のシール部材４６をそれぞれ圧縮方向に押圧し、各シール部材４６によるシール性を高く維持することができる。

押圧パッド７０の充填空間７０ａは、陽極室１５ｂおよび陰極室１５ｃと共通の給水部２１から給水を受けている。そのため、充填空間７０ａ内の水圧は、陽極室１５ｂ内あるいは陰極室１５ｃ内の水圧に一致し、また、陽極室１５ｂ内あるいは陰極室１５ｃ内の水圧の変動に連動して変動する。排水詰まり等により電解槽１１内の水圧、例えば、陽極室１５ｂ内あるいは陰極室１５ｃ内の水圧が上昇した場合、これに連動して、押圧パッド７０の充填空間７０ａに充填された水の水圧も上昇する。これにより、押圧パッド７０は一層、膨張し、より大きな押圧力で第３筐体３４を押圧する。従って、第２筐体３２と第３筐体３４との間に挟持されたシール部材４６をより大きな押圧力で圧縮することができ、シール部材４６のシール性が向上する。電解槽１１内の水圧が上昇した場合でも、シール部材４６により接合部を確実にシールし、水漏れ、液漏れを防止することができる。

以上のように構成された第３の実施形態によれば、電解槽を構成する複数の構成部材間に押圧部材を配置し、押圧部材の押圧力を電解槽内の水圧に応じて可変とすることにより、シール部材を電解槽内の水圧に応じて圧縮方向に押圧し、接合部のシール性を向上することができる。これにより、水漏れ、液漏れを確実に防止し、信頼性の高い電解槽および電解水形成装置が得られる。
なお、第３の実施形態において、押圧部材７０は、第２筐体と第１カバーパネルとの間に配置してもよい。また、押圧部材７０の充填空間７０ａを電解液供給部に接続し、充填空間に電解液を供給して押圧部材７０を膨張させる構成としてもよい。この場合、電解液室内の水圧に応じて、押圧部材の押圧力が変動する。

本発明は上述した実施形態および変形例そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態および変形例に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
例えば、電解槽は、３室型の電解槽に限らず、２室型の電解槽あるいは４室以上を有する電解槽を適用してもよい。電解液は塩水、生成水は次亜塩素酸水としたが、これらに限定されることなく、種々の電解液、生成水を適用することができる。

１１…電解槽、１５ａ…電解液室、１５ｂ…陽極室、１５ｃ…陰極室、
１６ａ…陰イオン交換膜、１６ｂ…陽イオン交換膜、１８ａ…陽極、
１８ｂ…陰極、１９…電解液供給部、２１…給水部、２１ａ…給水配管、
２１ｂ…第１排水配管、２１ｃ…第２排水配管、３０…第１筐体、
３２…第２筐体、３４…第３筐体、３６…外ケース、
４６、４６ａ、４６ｂ…シール部材、５０ａ…本体、５０ｂ、５０ｃ…スペーサ、
７０…押圧部材（押圧パッド）、７０ａ…充填空間

Claims (10)

1. 電極が設けられた電極室および電解液を収容する電解液室を有する電解槽を備え、
   前記電解槽は、前記電解液室を有する第１筐体と、前記電極室を有し、前記第１筐体に隣接して配置された第２筐体と、前記第１筐体と第２筐体との間に配置されたシール部材と、前記シール部材を圧縮する方向に前記第１筐体および第２筐体の少なくとも一方を押圧する押圧部材であって、前記電解槽内の水圧に応じて押圧力が変動する押圧部材と、を備えている電解水生成装置。
2. 前記電極室に水を供給する給水部と、前記電解液室に電解液を供給する電解液供給部と、を備え、
   前記押圧部材は、前記給水部あるいは電解液供給部に接続された充填空間を内部に有する中空の押圧部材であり、前記給水部あるいは電解液供給部から前記充填空間に供給される水あるいは電解液の水圧により膨張して前記第１筐体および第２筐体の少なくとも一方を押圧するように構成されている請求項１に記載の電解水生成装置。
3. 前記電解槽は、前記第２筐体の外面に対向して設けられたカバーパネルを備え、前記押圧部材は、前記第２筐体とカバーパネルとの間に配置されている請求項１又は２に記載の電解水生成装置。
4. 前記電解槽は、第２電極が設けられた第２電極室を有し、前記第１筐体に隣接して配置された第３筐体と、前記第１筐体と第３筐体との間に配置された第２シール部材と、を備え、前記１筐体、第２筐体、および第３筐体は、円弧状に並んで配置され、前記押圧部材は、前記第２筐体と第３筐体との間に配置され前記第２筐体および第３筐体に当接している請求項１又は２に記載の電解水生成装置。
5. 前記電解槽は、前記第１筐体、第２筐体、および第３筐体が収納された外ケースを備えている請求項４に記載の電解水生成装置。
6. 前記第２筐体および第３筐体は、前記第１筐体に対して回動可能に、前記第１筐体に連結されている請求項５に記載の電解水生成装置。
7. 前記押圧部材は、前記シール部材で構成され、前記シール部材は、充填空間を有する中空のチューブで形成された本体を有し、前記本体の充填空間は、前記給水部あるいは電解液供給部に接続され、前記本体は、前記給水部あるいは電解液供給部から前記充填空間に供給される水あるいは電解液の水圧により膨張して前記第１筐体および第２筐体の少なくとも一方を押圧するように構成されている請求項２に記載の電解水生成装置。
8. 前記シール部材は、前記本体の側面に設けられたスペーサを有している請求項７に記載の電解水生成装置。
9. 前記電解槽は、第２電極が設けられた第２電極室を有し、前記第１筐体に隣接して配置された第３筐体と、前記第１筐体と第３筐体との間に配置された第２シール部材と、を備え、前記第２シール部材は、前記シール部材と同一の構成を有する押圧部材を構成している請求項７又は８に記載の電解水生成装置。
10. 前記１筐体、第２筐体、および第３筐体は、円弧状に並んで配置されている請求項９に記載の電解水生成装置。

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