JP7624364B2

JP7624364B2 - 電解水生成器

Info

Publication number: JP7624364B2
Application number: JP2021133456A
Authority: JP
Inventors: 浩二鈴木; 昌隆辰巳
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2021-08-18
Filing date: 2021-08-18
Publication date: 2025-01-30
Anticipated expiration: 2041-08-18
Also published as: CN115707797A; JP2023028021A

Description

本発明は、次亜塩素酸および銀イオンの両方を含む電解水が生成可能な電解水生成器に関する。

近年、容器内の電極に電流を流すことによって次亜塩素酸水や銀イオン水などの電解水を生成することのできる電解水生成器が製品化されている。特許文献１には、水道水に塩化ナトリウムの錠剤を投入して電気分解を行うことで次亜塩素酸水を生成する装置が開示されている。

特開２０１９－６３０５４号公報

特許文献１では、水道水に塩化ナトリウムの錠剤を投入し、塩化ナトリウム水溶液とした後で電気分解を行うものとされている。しかしながら、使用者によっては、錠剤を投入した後、この錠剤が溶けきる前に装置をＯＮして電気分解を開始することが考えられる。このような場合、錠剤が溶けきる前であっても、効率よく次亜塩素酸を生成できるようにすることが好ましい。

また、電解水生成器において次亜塩素酸および銀イオンの両方を生成可能とする場合、次亜塩素酸生成用の電極（次亜塩素酸用電極）と銀イオン生成用の電極（銀イオン用電極）との両方を備える必要があるが、錠剤から溶け出した塩化ナトリウムによる銀イオン用電極に対する悪影響（例えば、塩化銀の発生）の発生を抑制することが好ましい。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、次亜塩素酸の電解効率が高く、かつ、塩化ナトリウムによる銀イオン用電極に対する悪影響を抑制することのできる電解水生成器を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の電解水生成器は、次亜塩素酸および銀イオンの両方を含む電解水が生成可能な容器状の電解水生成器であって、容器底部に配置され、次亜塩素酸を生成するための次亜塩素酸用電極と、前記容器底部に配置され、銀イオンを生成するための銀イオン用電極と、容器内部で前記次亜塩素酸用電極および前記銀イオン用電極の上部に位置決め固定され、液体および気体を通過可能な電極カバーとを有しており、前記電極カバーは、位置決め固定された状態で、前記次亜塩素酸用電極の真上に配置される底面部と、前記底面部の周囲で外縁側に向かって高くなる傾斜部とを有していることを特徴としている。

上記の構成によれば、電解水生成器において次亜塩素酸の生成を行うために塩化ナトリウムの錠剤を投入して電気分解を行う際、この錠剤が電極カバーの底面部に載ることで、錠剤を次亜塩素酸用電極の真上にて保持することができる。この状態で次亜塩素酸用電極に電流を流し電気分解を開始すると、次亜塩素酸用電極において気泡が発生し、発生した気泡は電極カバーを通過して錠剤に当たり、塩化ナトリウムの溶解を促進させる。これにより、次亜塩素酸用電極の周囲で溶解した塩化ナトリウムの濃度が高くなり、次亜塩素酸の電解効率を高めることができる。

さらに、電極カバーは、塩化ナトリウムの錠剤を銀イオン用電極の上には配置させない作用も有する。これにより、溶解した塩化ナトリウムの濃度が銀イオン用電極の周囲で高くなることを抑制し、溶解した塩化ナトリウムによる銀イオン用電極に対する悪影響を抑制できる。

また、上記電解水生成器では、前記電極カバーの底面部の平面視における外形形状は、前記次亜塩素酸用電極の外形形状と同じか、もしくは前記次亜塩素酸用電極の外形形状よりも小さくされる構成とすることができる。

上記の構成によれば、底面部の上に載った塩化ナトリウムの錠剤を、次亜塩素酸用電極の真上にて確実に保持し、銀イオン用電極の上には配置させないようにすることができる。

また、上記電解水生成器では、前記次亜塩素酸用電極は、正電極と負電極とが対向しない電極非対向領域を有しており、前記電極カバーに底面部には、前記電極非対向領域に対応して凸部が設けられている構成とすることができる。

上記の構成によれば、電極カバーの底面部に凸部を設けることで、次亜塩素酸用電極において気泡の発生しにくい電極非対向領域の真上に塩化ナトリウムの錠剤が載ることを回避できる。

また、上記電解水生成器は、前記銀イオン用電極を前記次亜塩素酸用電極よりも上方に配置している構成とすることができる。

上記の構成によれば、溶出した銀イオンが銀イオン用電極の下方の空間に溜まって、銀イオン用電極の銀電極間で銀イオン濃度が高くなることを抑制でき、銀イオン用電極での電解効率を向上させることができる。また、銀イオン用電極を次亜塩素酸用電極からさらに離すことができ、（銀電極が次亜塩素酸の塩素と結合してなる）塩化銀の生成を防止することができる。

また、上記電解水生成器は、容器内の内周側面に所定の水量を示す水量目安ラインが設けられている構成とすることができる。

上記の構成によれば、塩化ナトリウムの錠剤の投入時に、設定された濃度を得ることができる所定の水量を容易に認識することができる。

本発明の電解水生成器は、電極カバーによって塩化ナトリウムの錠剤を次亜塩素酸用電極の真上にて保持することができ、次亜塩素酸の電解効率を高めたり、溶解した塩化ナトリウムによる銀イオン用電極に対する悪影響を抑制したりすることができるといった効果を奏する。

本発明の一実施形態を示すものであり、電解水生成器の外観を示す斜視図である。電解水生成器において蓋を外した状態での平面図である。図２からさらに電極カバーを外した状態を示す平面図である。電解水生成器の内部構成を示す模式図である。電極カバーの斜視図である。実施の形態に係る電解水生成器において、容器底部付近における次亜塩素酸用電極、銀イオン用電極および電極カバーの配置例を示す断面図である。

〔実施の形態１〕
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。図１は、本実施の形態１に係る電解水生成器１０の外観を示す斜視図である。図２は、電解水生成器１０において蓋１２を外した状態での平面図である。図３は、図２からさらに電極カバー１５を外した状態を示す平面図である。

図１に示すように、電解水生成器１０は、容器本体１１と蓋１２とを備えた容器状の装置であり、蓋１２を外して容器本体１１に水を注ぎ、電気分解によって電解水を生成することができる。電解水生成器１０は、比較的大容量であり、大量の電解水を生成できるものとなっているが、電解水生成器１０から電解水を対象物に直接噴霧するような使用方法は想定されていない。すなわち、電解水生成器１０は、生成した電解水を容量の小さな個別の噴霧器に移し替えて使用することが想定されている。このため、電解水生成器１０は、容器本体１１において注ぎ口１１１および取っ手１１２を有している。注ぎ口１１１および取っ手１１２は、容器本体１１の平面視において互いに反対側となるように配置されている。

また、電解水生成器１０の上面には各種操作ボタンを備えた操作部１１３が設けられており、電解水生成器１０の側面下部には、電源コードを着脱可能に接続するためのプラグ差込口１１４が設けられている。

電解水生成器１０の容器底部（容器内面における底部）には、図３に示すように、電解液を生成するための電極として、次亜塩素酸を生成するための次亜塩素酸用電極１３と、銀イオンを生成するための銀イオン用電極１４とが配置されている。次亜塩素酸用電極１３は、円環状の正電極と負電極とが互いに入り組むように配置されている。一方、銀イオン用電極１４は、１対の平板状の銀電極が対向配置されており、それぞれの銀電極は容器底部と平行に長手方向を有している。また、図２に示すように、次亜塩素酸用電極１３および銀イオン用電極１４の上部には、電極カバー１５が配置されるようになっている。

電解水生成器１０は、基本的には、次亜塩素酸および銀イオンの両方を同時に生成する運転モードを有するが、さらに、次亜塩素酸および銀イオンの一方を単独で生成する運転モードを有していてもよい。すなわち、次亜塩素酸用電極１３および銀イオン用電極１４は、両方同時に電流印加可能であり、さらに、何れか一方の電極のみに電流印加可能であってもよい。

図４は、電解水生成器１０の内部構成（蓋１２は図示省略）を示す模式図である（電極カバー１５は図示省略）。電解水生成器１０の内部には、電解水生成器１０の全体を制御する制御回路１６や、次亜塩素酸用電極１３や銀イオン用電極１４への印加電流を生成する電源回路１７が備えられる。本実施の形態１に係る電解水生成器１０では、制御回路１６は容器本体１１内の上部（操作部１１３の下方）に配置され、電源回路１７は容器本体１１内の下部に配置される。また、制御回路１６と電源回路１７とを接続する（あるいは、プラグ差込口１１４と制御回路１６とを接続する）接続配線１８は、取っ手１１２の内部に収容される。これにより、電解水生成器１０は、取っ手１１２の空間を有効利用でき、電解水生成器１０の小型化を図ると共に、電解水生成器１０のデザイン性を高めることもできる。

取っ手１１２は、アルミやカーボン素材などの押出成形品を使用することができる。また、取っ手１１２は、内部に接続配線１８を収容する中空部材とされるため、形状的に強度の高い円柱状（もしくは楕円柱状）とされることが好ましい。

電解水生成器１０において次亜塩素酸を生成する場合は、水道水に塩化ナトリウムを主成分とする（さらにｐｈ調整剤などを含む）錠剤（以下、塩化ナトリウム錠剤）を投入し、次亜塩素酸用電極１３に電流を流して電気分解を行う。銀イオンを生成する場合は、銀イオン用電極１４に交流電流を印加することで、銀電極から銀イオンが溶出する。

尚、塩化ナトリウム錠剤は、所定量の水道水に投入されることで溶解時に設定された濃度を得ることができるものである。このため、電解水生成器１０においては、所定の水量を示す水量目安ラインＬ（図４参照）が、容器内の内周側面に設けられていることが好ましい。また、水量目安ラインＬは、容器内径を不連続に変化させる段差として形成されており、水量目安ラインＬよりも下側の容器の内周側面の方を、水量目安ラインＬよりも上側の容器の内周側面よりも内側に張出させて段差を形成していることが好ましい（図４参照）。これにより、容器の内周側面に印刷などを施さずとも、容器製造時の金型にこの段差を設けるだけで水量目安ラインＬを形成できる。

次亜塩素酸を生成する場合、投入した塩化ナトリウム錠剤を完全に溶解させてから次亜塩素酸用電極１３による電気分解を行ってもよいが、電解水生成器１０では、投入した塩化ナトリウム錠剤が溶けきる前に電気分解を行っても効率よく次亜塩素酸を生成できるようになっている。

具体的には、電解水生成器１０は、次亜塩素酸用電極１３および銀イオン用電極１４の上部に、すり鉢状に形成され、かつ多数のスリットを有する電極カバー１５を配置するものとなっている。図５は、電極カバー１５の斜視図である。また、図２において、電極カバー１５のスリットを介して見える下方の部材（次亜塩素酸用電極１３、銀イオン用電極１４など）は図示を省略している。尚、電極カバー１５は、液体や気体を通過させることのできる構成であればよく、多数のスリットを有する代わりに、例えばメッシュ状に形成されていてもよい。

電極カバー１５は、位置決め穴１５３にネジを通し、容器底部のネジ穴１１５（図３参照）に対してネジ止めすることにより、容器本体１１に位置決めして固定できるようになっている。電極カバー１５は、略円形状であり容器本体１１への固定時にほぼ水平面となる底面部１５１と、底面部１５１の周囲で外縁側に向かって高くなる傾斜部１５２とを有している。また、電極カバー１５は、容器本体１１に位置決めされた状態で、底面部１５１を次亜塩素酸用電極１３の真上に配置させる。

電解水生成器１０の容器内部に次亜塩素酸生成用の塩化ナトリウム錠剤を投入した場合、この塩化ナトリウム錠剤が電極カバー１５の傾斜部１５２の上に落ちても傾斜に沿って滑り落ち、最終的には必ず底面部１５１の上に載るようになっている。すなわち、電極カバー１５は、塩化ナトリウム錠剤を次亜塩素酸用電極１３の真上にて保持することができる。また、電極カバー１５は、底面部１５１の上に塩化ナトリウム錠剤を載せることで、塩化ナトリウム錠剤と次亜塩素酸用電極１３との距離も適切に保持できる。

塩化ナトリウム錠剤が電極カバー１５の底面部１５１の上に載った状態で次亜塩素酸用電極１３に電流を流し電気分解を開始すると、次亜塩素酸用電極１３において気泡が発生する。発生した気泡は、上昇して電極カバー１５のスリットを通過して塩化ナトリウム錠剤に当たり、塩化ナトリウム錠剤の溶解を促進させる。これにより、次亜塩素酸用電極１３の周囲で溶解した塩化ナトリウム（すなわち、塩化物イオンおよびナトリウムイオン）の濃度が高くなり、次亜塩素酸の電解効率を高めることができる。

また、電極カバー１５によって塩化ナトリウム錠剤を次亜塩素酸用電極１３の真上に配置させる構成は、言い換えれば、塩化ナトリウム錠剤を銀イオン用電極１４の上には配置させない構成であるとも言える。このため、塩化ナトリウム錠剤が溶解しても、銀イオン用電極１４の周囲で溶解した塩化ナトリウムの濃度が高くなることによる悪影響を抑制できる。例えば、塩化ナトリウム錠剤が溶解して発生する塩化物イオンが銀電極に反応して塩化銀を発生することを抑制できる。あるいは、塩化ナトリウム錠剤の溶解によって銀イオン用電極１４の周囲でイオン濃度が不均一となり、銀電極からの銀イオンの溶出にばらつきが発生することを抑制できる。

尚、銀イオン用電極１４における銀電極の長手方向は、図３に示すように、次亜塩素酸用電極１３の外周円の接線方向と平行となるように配置されることが好ましい。これは、次亜塩素酸用電極１３と銀イオン用電極１４とを電解水生成器１０の容器底部に効率よく配置できる構成でもあるが、これに加えて銀電極の不均一な溶出を回避するための構成でもある。すなわち、上述の配置とした場合、銀電極と次亜塩素酸用電極１３との距離は銀電極のほぼ全体で等しくなる。これにより、次亜塩素酸用電極１３の真上に配置される塩化ナトリウム錠剤を溶解させながら銀イオンの生成も行う場合、塩化ナトリウム錠剤の溶解によるイオン濃度の不均一が銀電極の長手方向に沿って生じにくくなり、銀電極からの銀イオンの溶出にばらつきが発生しにくくなる。

電極カバー１５の底面部１５１の平面視における外形形状は、次亜塩素酸用電極１３の外形形状とほぼ同じか、もしくは次亜塩素酸用電極１３の外形形状よりも小さくされる。これにより、底面部１５１の上に載った塩化ナトリウム錠剤を、次亜塩素酸用電極１３の真上にて確実に保持し、銀イオン用電極１４の上には配置させないようにすることができる。また、次亜塩素酸用電極１３よりも底面部１５１を小さくする場合には、次亜塩素酸用電極１３と底面部１５１とを平面視で同心配置するのではなく、底面部１５１が銀イオン用電極１４からできるだけ遠ざかるように配置してもよい。

また、次亜塩素酸用電極１３は、場所によっては電流印加時に気泡の発生しにくい箇所がある。図３に示す例の次亜塩素酸用電極１３では、中心部において正電極と負電極とが対向しない電極非対向領域があり、この電極非対向領域で気泡は発生しにくい。このような場合、電極カバー１５の底面部１５１においては、次亜塩素酸用電極１３の電極非対向領域に対応させて凸部１５４（図５参照）を設けてもよい。電極カバー１５に凸部１５４を設けることで、次亜塩素酸用電極１３において気泡の発生しにくい電極非対向領域の真上に塩化ナトリウム錠剤が載ることを回避できる。

〔実施の形態２〕
上記実施の形態１では、次亜塩素酸用電極１３および銀イオン用電極１４を容器底部においてほぼ同じ高さに配置している。これに対し、本実施の形態２に係る電解水生成器１０は、銀イオン用電極１４を次亜塩素酸用電極１３よりも上方に（高い位置に）配置している。図６は、本実施の形態２に係る電解水生成器１０において、容器底部付近における次亜塩素酸用電極１３、銀イオン用電極１４および電極カバー１５の配置例を示す断面図である。

図６に示すように、銀イオン用電極１４を高い位置に配置することで、銀イオン用電極１４の下方に空間Ｓを設けることができる。尚、銀イオン用電極１４は、電極カバー１５に対して傾斜部１５２の下方に配置されるため、銀イオン用電極１４を高い位置に配置しても、電極カバー１５に関しては実施の形態１と同様の構成および配置とすることができる。

ここで、銀イオン用電極１４の下方に空間Ｓがなければ、溶出した銀イオンが銀イオン用電極１４の銀電極間に滞留し、銀電極間のみで銀イオン濃度が高くなるため、さらなる銀イオンの溶出が起こりにくくなることが考えられる。その結果、電解水生成器１０の容器全体では銀イオン濃度が上がりにくく、銀イオン用電極１４での電解効率（銀イオンの生成効率）が低下することが起こりうる。

これに対し、銀イオン用電極１４を高い位置に配置し、銀イオン用電極１４の下方に空間Ｓを設ければ、溶出した銀イオンは銀イオン用電極１４の下方の空間Ｓに流れ、銀電極間で銀イオン濃度が高くなることを抑制できる。その結果、さらなる銀イオンの溶出を起こりやすくすることができ、電解水生成器１０の容器全体でも銀イオン濃度が上がりやすくなる。すなわち、銀イオン用電極１４での電解効率（銀イオンの生成効率）を向上させることができる。

また、銀イオン用電極１４を次亜塩素酸用電極１３よりも上方に配置することで、銀イオン用電極１４を次亜塩素酸用電極１３からさらに離すことができ、銀イオン用電極１４の銀電極が次亜塩素酸の塩素と結合すること（すなわち、塩化銀の生成）を防止することができる。

今回開示した実施形態は全ての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれる。

１０電解水生成器
１１容器本体
１１１注ぎ口
１１２取っ手
１１３操作部
１１４プラグ差込口
１１５ネジ穴
１２蓋
１３次亜塩素酸用電極
１４銀イオン用電極
１５電極カバー
１５１底面部
１５２傾斜部
１５３位置決め穴
１５４凸部
１６制御回路
１７電源回路
１８接続配線

Claims

次亜塩素酸および銀イオンの両方を含む電解水が生成可能な容器状の電解水生成器であって、
容器底部に配置され、次亜塩素酸を生成するための次亜塩素酸用電極と、
前記容器底部に配置され、銀イオンを生成するための銀イオン用電極と、
容器内部で前記次亜塩素酸用電極および前記銀イオン用電極の上部に位置決め固定され、液体および気体を通過可能な電極カバーとを有しており、
前記電極カバーは、位置決め固定された状態で、前記次亜塩素酸用電極の真上に配置される底面部と、前記底面部の周囲で外縁側に向かって高くなる傾斜部とを有していることを特徴とする電解水生成器。
請求項１に記載の電解水生成器であって、
前記電極カバーの底面部の平面視における外形形状は、前記次亜塩素酸用電極の外形形状と同じか、もしくは前記次亜塩素酸用電極の外形形状よりも小さくされることを特徴とする電解水生成器。
請求項１または２に記載の電解水生成器であって、
前記次亜塩素酸用電極は、正電極と負電極とが対向しない電極非対向領域を有しており、
前記電極カバーに底面部には、前記電極非対向領域に対応して凸部が設けられていることを特徴とする電解水生成器。
請求項１から３の何れか１項に記載の電解水生成器であって、
前記銀イオン用電極を前記次亜塩素酸用電極よりも上方に配置していることを特徴とする電解水生成器。
請求項１から４の何れか１項に記載の電解水生成器であって、
容器内の内周側面に所定の水量を示す水量目安ラインが設けられていることを特徴とする電解水生成器。