電極棒
【課題】電極板に着脱でき、電極板の転用を可能にするとともに、電極棒と電極板の間の抵抗を小さくして効率的に電流を通電することを可能にする電極棒を提供することを目的とする。
【解決手段】ケーシングの外側から内側に貫通形成された電極棒挿入孔に挿入した状態で、ケーシング内に設けられた電極板に接続して設置される電極棒１８、１９であって、先端１８ａ、１９ａから軸線Ｏ２方向に沿って後端１８ｂ、１９ｂ側に延び、電極板の端部側を挿入して電極板に着脱可能に接続するための電極板保持スリット３５と、この電極板保持スリット３５に交差して先端１８ａ、１９ａから軸線Ｏ２方向に沿って後端１８ｂ、１９ｂ側に延び、電極棒１８、１９の先端１８ａ、１９ａ側の変位を許容するための歪み吸収スリット３６とを備えて、先端１８ａ、１９ａ側を少なくとも４つ以上に分割形成する。
【解決手段】ケーシングの外側から内側に貫通形成された電極棒挿入孔に挿入した状態で、ケーシング内に設けられた電極板に接続して設置される電極棒１８、１９であって、先端１８ａ、１９ａから軸線Ｏ２方向に沿って後端１８ｂ、１９ｂ側に延び、電極板の端部側を挿入して電極板に着脱可能に接続するための電極板保持スリット３５と、この電極板保持スリット３５に交差して先端１８ａ、１９ａから軸線Ｏ２方向に沿って後端１８ｂ、１９ｂ側に延び、電極棒１８、１９の先端１８ａ、１９ａ側の変位を許容するための歪み吸収スリット３６とを備えて、先端１８ａ、１９ａ側を少なくとも４つ以上に分割形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電解水製造装置や燃料電池などに用いて好適な電極棒に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、食品製造分野等では、電解水製造装置で種々の電解質水溶液を電気分解して電解殺菌水（電解水）を製造し、この電解殺菌水を殺菌消毒などに用いている。例えば、塩化ナトリウム水溶液、塩酸水溶液などの塩素イオンを含有する電解質水溶液を電気分解すると、電解酸化作用により塩素ガスが発生し、この塩素ガスが水に溶解して次亜塩素酸が生成される。そして、このように生成した次亜塩素酸を含む電解殺菌水は、次亜塩素酸ソーダを水に溶解して調製した殺菌水と比較し、低塩素濃度であっても優れた殺菌効果を発揮し、また、使用する度に微妙な濃度調整を行う必要がないなどの多くの利点を有している。
【０００３】
一方、電解水製造装置は、電解質水溶液を電気分解するための電解槽を備えて構成されている。また、複数の電極板を直列配置した複極式（直列式）の電解槽が多用されており、この複極式電解槽は、複数の電極板がケーシング内に間隔をあけて並設され、軸線方向一端側の電極板に陽極の電極棒を、他端側の電極板に陰極の電極棒をそれぞれ溶接して配設し、一端側の電極板（陽極）から中間の電極板を経由し、他端側の電極板（陰極）に向けて通電するように構成されている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４参照）。
【０００４】
また、電極板と電極棒との接続に関しては、電極棒の端部に１本のスリットを形成し、電極板をこのスリット（電極板保持スリット）と嵌合した上で両者を電気溶接する技術もある（例えば、特許文献５の図３参照）。
【０００５】
そして、このような電解水製造装置においては、給水設備から電解槽のケーシング内に電解質水溶液を供給して順次流通させながら電解質水溶液に電流を流すことにより、電解酸化作用で塩素ガスを発生させる。そして、電解槽から取り出した塩素ガス（又は塩素ガスが混濁した液体）に水を混合することにより、水中に次亜塩素酸が生成されて電解殺菌水が製造される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−１６７６９９号公報
【特許文献２】特開平１１−１６９８５６号公報
【特許文献３】特開２００８−１７８８０９号公報
【特許文献４】特開２００２−１２６７３７号公報
【特許文献５】特開２００３−３３７６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来の電解槽及び電解水製造装置においては、電極板に電極棒を溶接して電解槽が構成されているため、溶接の作業負担が大きく、また、全体の外寸が大きくなり保管スペースを要する等の問題があった。
【０００８】
また、電極棒を電極板に溶接して構成した場合には、当該溶接するべき電極板は、溶接のための厚みが必要になるため、中間の電極板よりも厚さを必要とする。例えば、中間の電極板の厚さが０．５ｍｍである場合であっても、電極棒を溶接する電極版の厚さは１．０ｍｍが必要になり、両者の互換性はなくなる。このため、電極棒を溶接した電極板を他の電解槽の中間の電極板などに転用することができない。しかも、溶接すれば、電極棒も再利用して使い回すことが困難になる。
【０００９】
さらに、特許文献５のように、電極棒の端部に１本のスリットを形成し、電極板をこのスリットと嵌合した上で両者を電気溶接する技術にあっては、電気溶接する以上、上記と同様の問題が残っており、また、電気溶接をせずに電極棒と電極板とを１本のスリットにより嵌合しただけでは、電極棒と電極板の接触面積及び接触圧が小さくなってしまい、電流を効率的に通電することができない。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１記載の電極棒は、ケーシングの外側から内側に貫通形成された電極棒挿入孔に挿入した状態で、前記ケーシング内に設けられた電極板に接続して設置される電極棒であって、先端から軸線方向に沿って後端側に延び、前記電極板の端部側を挿入して前記電極板に着脱可能に接続するための電極板保持スリットと、該電極板保持スリットに交差して先端から軸線方向に沿って後端側に延び、電極棒の先端側の変位を許容するための歪み吸収スリットとを備えて、先端側が少なくとも４つ以上に分割形成され、前記電極棒挿入孔に挿入し、前記電極板保持スリットに前記電極板の端部側を挿入するとともに先端側が前記電極棒挿入孔の内面に押圧されて前記電極板を着脱可能に保持するように構成されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項２記載の電極棒は、請求項１記載の電極棒において、前記電極板保持スリットに対し、前記歪み吸収スリットの軸線方向の長さを小にして形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１記載の電極棒においては、電極板の端部側を電極板保持スリットに挿入して電極棒を電極板に接続するように構成されているため、容易に電極板に対して着脱することが可能になる。また、このように電極棒を電極板に対して容易に着脱することができることで、複数の電極板を自在に使い回すことが可能になる。すなわち、電極棒が着脱できることで、陽極、陰極、中間の電極板に同じ電極板を使うことが可能になり、例えば他の電解槽の電極板として転用することが可能になる。
【００１３】
さらに、歪み吸収スリットを設けることにより、各分割片を弾性変形させることが可能になる。そして、電極棒を電極棒挿入孔に挿入して電極棒の先端側が電極棒挿入孔の内面に押圧されるとともに、電極棒の先端側だけでなく、電極板保持スリットの根元側にも大きな応力が発生する。これにより、電極板と電極棒の接触面積を十分に確保しつつ、接触圧を大きくすることが可能になり、電極棒と電極板の間の抵抗を小さくして効率的に電流を通電することが可能になる。
【００１４】
請求項２記載の電極棒においては、電極板保持スリットよりも歪み吸収スリットの長さを小さくすることにより、確実に電極板を差し込んだ部分に満遍なく応力が発生し、電極板と電極棒の接触面積を十分に確保しつつ、接触圧を大きくすることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】電解水製造装置を示す図である。
【図２】電解槽を示す斜視図である。
【図３】電解槽の分解斜視図である。
【図４】図２のＸ１−Ｘ１線矢視図である。
【図５】図２のＸ２−Ｘ２線矢視図である。
【図６】ケーシング部材の正面視図である。
【図７】図５のＸ１−Ｘ１線矢視図である。
【図８】本発明の一実施形態にかかる電極棒を示す斜視図である。
【図９】歪み吸収スリットを備えていない電極棒を示す斜視図である。
【図１０】シミュレーションで用いた電極棒（図８と図９に示した両電極棒）及び電極板を示す斜視図である。
【図１１】シミュレーションにおける解析モデルを示す斜視図である。
【図１２】各電極棒の応力分布のシミュレーション結果を示す図である。
【図１３】各電極棒の変位分布のシミュレーション結果を示す図である。
【図１４】各電極棒の接触圧力分布のシミュレーション結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図１から図１４を参照し、本発明の一実施形態に係る電極棒について説明する。本実施形態は、電解質水溶液を電気分解して電解水を製造する電解水製造装置の電極棒に関し、特に、次亜塩素酸を含む電解殺菌水を製造するための電解水製造装置の電極棒に関するものである。
【００１７】
本実施形態の電解水製造装置Ａは、図１に示すように、塩酸水溶液、塩化ナトリウム水溶液などの原液Ｗ１を貯留するタンク１と、原液Ｗ１と処理水Ｗ２を混合した電解質水溶液Ｗ３が供給され、この電解質水溶液Ｗ３を電気分解する電解槽２と、タンク１から電解槽２に向けて原液Ｗ１を送液するための第１ポンプ３と、タンク１と電解槽２の間に処理水Ｗ２を送液して原液Ｗ１を所定濃度に稀釈し、電解質水溶液Ｗ３を生成するための第２ポンプ４と、電解槽２に電力を供給するための電解電源５と、電解槽２で電解質水溶液Ｗ３を電気分解して発生した塩素ガス（あるいは塩素ガスが混合した液体）Ｗ４と処理水Ｗ２を混合して電解殺菌水Ｗ５を生成する第１混合器６と、第１混合器６で生成した電解殺菌水Ｗ５に処理水Ｗ２を混合して電解殺菌水（Ｗ５’）を所定濃度に調整する第２混合器７とを備えて構成されている。
【００１８】
また、この電解水製造装置Ａにおいては、電解槽２と第１ポンプ３と第２ポンプ４と電解電源５と第１混合器６を筐体８内に納めて構成されている。
【００１９】
本実施形態の電解槽２は、複数の電極板を直列配置した複極式の電解槽であり、図２から図７に示すように、一対のケーシング部材１０、１１を着脱可能に組み付けて、内部に電解室１２を形成するケーシング１３と、複数の電極板１４、１５、１６と、複数のスペーサ１７と、各ケーシング部材１０、１１に取り付けられ、電解電源５から電極板１４、１６に電力を供給する一対の電極棒１８、１９とを備えて構成されている。
【００２０】
ケーシング１３は、塩化ビニル樹脂、ポリカーボネイト樹脂、アクリル樹脂等の合成樹脂を用いて形成したものであり、一対のケーシング部材１０、１１がそれぞれ、正面視で略方形状に形成されている。また、各ケーシング部材１０、１１は、一面１０ａ、１１ａから他面１０ｂ、１１ｂ側に凹む方形状の凹所１０ｃ、１１ｃを備えて形成されている。そして、一対のケーシング部材１０、１１は、図６に示すように一面１０ａ、１１ａの外周側に接着剤２０を塗布し、図２から図５、図７に示すように、互いの一面１０ａ、１１ａ同士を接着して一体に組み付けられ、このように一体に組み付けるとともに互いの凹所１０ｃ、１１ｃによって電解室１２を形成するように構成されている。
【００２１】
さらに、各ケーシング部材１０、１１には、図２から図７に示すように、上端側の幅方向略中央に、一面１０ａ、１１ａから他面１０ｂ、１１ｂに向かう横方向に延びる軸線Ｏ１方向に中心軸方向を配して、筒状の配管接続部２１、２２が一体形成されている。また、図２、図３及び図６に示すように、一面１０ａ、１１ａの上端側の幅方向略中央には、一面１０ａ、１１ａから他面１０ｂ、１１ｂ側に凹み、且つ配管接続部２１、２２と凹所１０ｃ、１１ｃを連通させるように上下方向に延びる取出溝２３、２４が形成されている。さらに、一面１０ａ、１１ａの下端側の幅方向略中央には、一面１０ａ、１１ａから他面１０ｂ、１１ｂ側に凹み、且つ凹所１０ｃ、１１ｃと外部を連通させるように上下方向に延びる供給溝２５、２６が形成されている。
【００２２】
そして、一対のケーシング部材１０、１１を一体に組み付けるとともに、互いの配管接続部２１、２２の内孔同士が連通し、また、互いの取出溝２３、２４同士、供給溝２５、２６同士が繋がって配管接続部２１、２２の内孔と電解室１２を連通させる取出孔２７と、互いの供給溝２５、２６同士が繋がって電解室１２と外部を連通させる供給孔２８が形成される。
【００２３】
また、各ケーシング部材１０、１１には、図３、図６及び図７に示すように、上端面から凹所１０ｃ、１１ｃ（電解室１２）に貫通する電極棒挿入孔３０、３１が形成されている。さらに、この電極棒挿入孔３０、３１は、上端側から凹所１０ｃ、１１ｃに向かうに従い漸次その径が小となるテーパー部３０ａ、３１ａと、上端面からテーパー部３０ａ、３１ａまでの部分に設けられ、テーパー部３０ａ、３１ａよりも大径且つ一定の径で断面円形状に形成されたフランジ係合部３０ｂ、３１ｂとを備えて形成されている。また、本実施形態の電解槽２においては、図３及び図７に示すように、各ケーシング部材１０、１１の電極棒挿入孔３０、３１の直下に配されるスペーサ１７が切欠部１７ａを備えて形成されており、このスペーサ１７の切欠部１７ａが電極棒挿入孔３０、３１の一部を構成して、図２及び図７に示すように、各電極棒挿入孔３０、３１がケーシング１３の外側から内側に（すなわち、外部から電解室１２に）貫通形成される。
【００２４】
複数の電極板１４、１５、１６はそれぞれ、図２、図３、図６及び図７に示すように、方形板状に形成されており、正面視において、ケーシング部材１０、１１の凹所１０ｃ、１１ｃの正面視形状と同形同大で形成されている。また、本実施形態では、電解槽２が３枚の電極板１４、１５、１６を備えて構成されており、一対のケーシング部材１０、１１を組み付けて形成される電解室１２内に、これら３枚の電極板１４、１５、１６が軸線Ｏ１方向に所定の間隔をあけて収容されている。このとき、コ字状に形成した一対のスペーサ１７が、互いの開口側を対向させつつ隣り合う電極板同士（１４と１５、１５と１６）の間に介設され、電極板１４、１５、１６とともにこれらスペーサ１７を電解室１２内に収容されている。さらに、このとき、一対のケーシング部材１０、１１の軸線Ｏ１方向の両外側にそれぞれ配される電極板１４、１６は、各ケーシング部材１０、１１の上端側に形成した電極棒挿入孔３０、３１の直下に上端（端部）が配されるように位置決めされて、凹所１０ｃ、１１ｃ内に設置されている。
【００２５】
一方、本実施形態の電極棒１８、１９は、図８に示すように、略円柱棒状の電極本体部３３と、絶縁性を有し、筒状に形成され、電極本体部３３の軸線Ｏ２方向後端側を内孔に挿入して取り付けられた絶縁被覆部３４とを備えて構成されている。また、電極本体部３３は、先端１８ａ、１９ａ側の電極部３３ａに対し、後端１８ｂ、１９ｂ側の電源接続部３３ｂが小径で形成されている。絶縁被覆部３４は、電極部３３ａの後端側を被覆する大径部３４ａと、外周面に雄ネジの螺刻が施され、電源接続部３３ｂを被覆する小径部３４ｂとを備えて形成されている。さらに、絶縁被覆部３４は、大径部３４ａと小径部３４ｂの軸線Ｏ２方向の間に、径方向外側に突出し、周方向に繋がる環状のフランジ部３４ｃを備えて形成されている。
【００２６】
また、電極本体部３３の電極部３３ａは、その先端１８ａ、１９ａ側に、先端１８ａ、１９ａから軸線Ｏ２方向に沿って後端１８ｂ、１９ｂ側に延び、電極板１４、１６の端部側を挿入して電極板１４、１６に着脱可能に接続するための電極板保持スリット３５と、この電極板保持スリット３５に直交して先端１８ａ、１９ａから軸線Ｏ２方向に沿って後端１８ｂ、１９ｂ側に延び、電極部３３ａの先端１８ａ、１９ａ側の変位（歪み）を許容するための歪み吸収スリット３６とを備えて形成されている。すなわち、電極部３３ａひいては電極棒１８、１９は、その先端１８ａ、１９ａ側が十字状に交差して設けられた電極板保持スリット３５と歪み吸収スリット３６により、４分割して形成されている。
【００２７】
さらに、本実施形態の電極棒１８、１９においては、電極板保持スリット３５に対し、歪み吸収スリット３６の軸線Ｏ２方向の長さを小にして形成されている。
【００２８】
そして、上記構成からなる本実施形態の電極棒１８、１９は、図２、図３及び図７に示すように、電極本体部３３の電極部３３ａを電極棒挿入孔３０、３１のテーパー部３０ａ、３１ａに挿入するとともに、Ｏリング４７を設置したフランジ係合部３０ｂ、３１ｂにフランジ部３４ｃを係合させてケーシング部材１０、１１に取り付けられている。このとき、電極部３３ａの先端１８ａ、１９ａ側に形成された電極板保持スリット３５に電極板１４、１６の端部側を挿入するとともに先端１８ａ、１９ａ側が電極棒挿入孔３０、３１のテーパー部３０ａ、３１ａの内面に押圧され、電極部３３ａの各分割片３７〜４０が電極板１４、１６を圧接して保持する。また、電極棒１８、１９を電極棒挿入孔３０、３１から外側に引き出すとともに先端１８ａ、１９ａ側の押圧状態が解除され、且つ電極板１４、１６の保持状態が解除される。これにより、本実施形態の電極棒１８、１９は、電極棒挿入孔３０、３１に挿入するとともに電極板１４、１６に着脱可能に接続される。
【００２９】
また、このように設置した電極棒１８、１９は、図３から図５、図７に示すように、２つの貫通孔４１、４２を備えた固定板４３を用いてケーシング部材１０、１１に固定して取り付けられている。すなわち、ケーシング部材１０、１１の上端面から上方に突出した電源接続部３３ｂ及びこの電源接続部３３ｂを被覆する小径部３４ｂを一方の貫通孔４１に挿通し、ナット４４を小径部３４ｂの雄ネジに螺合させ、さらに、他方の貫通孔４２にボルト（あるいはピン）４５を挿通してケーシング部材１０、１１に締結することによって、電極棒１８、１９が固定板４３を介してケーシング部材１０、１１に固設されている。
【００３０】
これにより、本実施形態の電極棒１８、１９においては、従来の電極棒のように溶接して電極板１４、１６に取り付ける場合と比較し、電極板保持スリット３５に電極板１４、１６の端部側を挿入し、電極部３３ａの各分割片３７〜４０で圧接保持させて電極板１４、１６に接続するように構成されているため、容易に電極板１４、１６及びケーシング部材１０、１１に対して着脱することが可能になる。
【００３１】
そして、このように電極棒１８、１９を電極板１４、１６に対して容易に着脱することができることで、複数の電極板１４、１５、１６を自在に使い回すことが可能になる。すなわち、従来では、電極棒が電極板１４、１６に溶接されているため、電極棒を溶接した電極板１４、１６は、電流を陽極から陰極に向かって流す際に中間に設ける電極板１５として転用することができなくなるが、本実施形態では、電極棒１８、１９が着脱できることで、陽極、陰極、中間の電極板１４、１５、１６に同じ電極板を使うことが可能になる。また、他の電解槽２の電極板１４、１５、１６として転用することも可能になる。
【００３２】
ここで、図９に示すように、歪み吸収スリット３６を設けず、電極本体部３３の電極部３３ａに電極板保持スリット３５のみを設け、先端５０ａ側を２分割して電極棒５０を構成した場合であっても、２つの分割片５１、５２で電極板１４、１６の端部側を圧接して電極棒５０を着脱可能に接続することが可能である。
【００３３】
一方、電極棒１８、１９と電極板１４、１６の接触面積を大きくするほど、また、電極棒１８、１９と電極板１４、１６の接触圧を大きくするほど、抵抗が小さくなって、電極棒１８、１９と電極板１４、１６の間の抵抗を小さくして効率的に電流を通電することが可能になる。これに対し、図１０に示す本実施形態の電極棒１８（１９）（モデル１）と、電極棒５０（モデル２）とに対してシミュレーションを行い、両者の違いを確認した。
【００３４】
このシミュレーションでは、計算ソフトとして、SolidWorks2009 SP4 Premiumのシミュレーションソルバー（COSMOS）を使用した。また、解析モデルは、図１１に示すように、スケールを１：１とし、要素を０．５ｍｍピッチで５．５万要素のテトラ形状とした。さらに、拘束条件は、電極棒１８、５０の根元部分１８ｂ、５０ｂと電極板１４（１６）の先端部１４ａを完全拘束とし、荷重条件は、電極棒１８、５０の先端１８ａ、５０ａ部分に等分布荷重で１０Ｎを荷重し、重量を無視した。これは、電極棒挿入孔３０（３１）のテーパー部３０ａ（３１ａ）へ電極棒１８、５０を差し込むときの先端１８ａ、５０ａにかかる荷重を模擬したものである。また、接触条件は、電極棒１８、５０と電極板１４が接する部分のそれぞれ２箇所ずつ、計４箇所で設定し、摩擦係数を０．３とした。
【００３５】
図１２は、各電極棒１８、５０に作用する応力の分布、図１３は、各電極棒１８、５０に生じる変位の分布、図１４は、各電極棒１８、５０に作用する接触圧力の分布のシミュレーション結果を示している。
【００３６】
そして、図１２に示すように、モデル１（電極棒１８）では、歪み吸収スリット３６（電極板保持スリット３５）の根元側に応力が集中し、先端１８ａ側には大きな応力が発生していない。一方、モデル２（電極棒５０）では、先端５０ａ側にのみ応力が集中している。また、図１３に示すように、モデル１の変位は、モデル２よりも大きく、特にＸ方向の変位に関しては、歪み吸収スリット３６があることにより、かなり大きくなる。また、Ｙ方向の変位は、モデル１、モデル２ともに先端１８ａ、５０ａ側に変位が集中する。そして、図１４に示すように、接触圧力は、応力分布と同様、モデル１は中心部の圧力が高く、外周部の圧力が小さくなっている。また、モデル２は、接触圧力が均等にかかっている。
【００３７】
このように、歪み吸収スリット３６を設けていないモデル２においては、電極棒挿入孔３０（３１）のテーパー部３０ａ（３１ａ）の内面に押圧される先端５０ａ側のみに応力が集中し、電極板保持スリット３５の根元側の応力が著しく小さくなる。このため、モデル２では、分割片５１、５２の先端５０ａ側が電極板保持スリット３５の間隔を狭くするように、根元側が電極板保持スリット３５の間隔を広げるように、分割片５１、５２が軸線Ｏ２直交方向に凸の円弧状に変形することになる。これにより、モデル２においては、電極板保持スリット３５の根元側と電極板１４（１６）が離れ、接触面積及び接触圧が小さくなってしまう。
【００３８】
これに対し、歪み吸収スリット３６を設けたモデル１においては、電極棒挿入孔３０（３１）のテーパー部３０ａ（３１ａ）の内面に押圧される先端１８ａ側だけでなく、電極板保持スリット３５の根元側にも大きな応力が発生する。これは、歪み吸収スリット３６によって各分割片３７〜４０が弾性変形することによるものであり、電極板１４を差し込んだ部分に満遍なく応力が発生することで、電極板１４と電極棒１８の接触面積を十分に確保しつつ、接触圧を大きくすることが可能になる。これにより、本実施形態の電極棒１８、１９は、歪み吸収スリット３６を備えることにより、電極棒１８、１９と電極板１４、１６の間の抵抗を小さくして効率的に電流を通電することが可能になる。
【００３９】
さらに、このとき、電極板保持スリット３５よりも歪み吸収スリット３６の長さを小さくすることにより、各分割片３７〜４０が大きく変位して電極板１４に沿う方向に隣り合う分割片同士（３７と３８、３９と４０）の先端１８ａ側が接触することがない。すなわち、各分割片３７〜４０が変位してモデル２のように２分割した形になってしまうことがない。このため、確実に電極板１４を差し込んだ部分に満遍なく応力が発生し、電極板１４、１６と電極棒１８、１９の接触面積を十分に確保しつつ、接触圧を大きくすることが可能になる。
【００４０】
また、このように電極棒１８、１９を電極板１４、１６に溶接しなくても十分な接触面積及び接触圧を確保でき、電流を効率的に通電できるため、溶接作業が不要になる。しかも溶接するべき電極板１４、１６と中間の電極板１５とを同一の仕様にすることができるため、複数の電極板１４、１５、１６を自在に使い回すことが可能になる。また、溶接が不要になるため、電極棒１８、１９も再利用して使い回すことが可能になる。特に、歪み吸収スリット３６の作用により、長期間運転した後でも電極棒自身の変形が最小限に抑えられるため、電極棒１８、１９は再利用に適する。
【００４１】
以上、本発明に係る電極棒の一実施形態について説明したが、本発明は上記の一実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、本実施形態では、電極棒１８、１９が次亜塩素酸を含む電解殺菌水を製造するための電解水製造装置Ａの電極棒であるものとして説明を行ったが、本発明の電極棒は、例えば、燃料電池の電極板に接続して設ける電極棒に適用してもよく、必ずしも電解水製造装置Ａの電極棒１８、１９に限定しなくてもよい。
【００４２】
また、本実施形態では、電極棒１８、１９が十字状に交差する電極板保持スリット３５と歪み吸収スリット３６を備えて、その先端１８ａ、１９ａ側が４分割して形成されているものとしたが、複数の歪み吸収スリットを備えていてもよい。すなわち、本発明の電極棒は、歪み吸収スリットを備えて４つ以上に分割されていればよい。
【符号の説明】
【００４３】
１ タンク
２ 電解槽
３ 第１ポンプ
４ 第２ポンプ
５ 電解電源
６ 第１混合器
７ 第２混合器
８ 筐体
１０ ケーシング部材
１０ａ 一面
１０ｂ 他面
１０ｃ 凹所
１１ ケーシング部材
１１ａ 一面
１１ｂ 他面
１１ｃ 凹所
１２ 電解室
１３ ケーシング
１４ 電極板
１５ 電極板
１６ 電極板
１７ スペーサ
１７ａ 切欠部
１８ 電極棒
１８ａ 先端
１８ｂ 後端
１９ 電極棒
１９ａ 先端
１９ｂ 後端
２０ 接着剤
２１ 配管接続部
２２ 配管接続部
２３ 取出溝
２４ 取出溝
２５ 供給溝
２６ 供給溝
２７ 取出孔
２８ 供給孔
３０ 電極棒挿入孔
３０ａ テーパー部
３０ｂ フランジ係合部
３１ 電極棒挿入孔
３１ａ テーパー部
３１ｂ フランジ係合部
３３ 電極本体部
３３ａ 電極部
３３ｂ 電源接続部
３４ 絶縁被覆部
３４ａ 大径部
３４ｂ 小径部
３４ｃ フランジ部
３５ 電極板保持スリット
３６ 歪み吸収スリット
３７ 分割片
３８ 分割片
３９ 分割片
４０ 分割片
４１ 貫通孔
４２ 貫通孔
４３ 固定板
４４ ナット
４５ ボルト
４７ Ｏリング
５０ 電極棒
５０ａ 先端
５０ｂ 根元（後端）
５１ 分割片
５２ 分割片
Ａ 電解水製造装置
Ｏ１ ケーシングの軸線
Ｏ２ 電極棒の軸線
Ｗ１ 原液
Ｗ２ 処理水
Ｗ３ 電解質水溶液
Ｗ４ 塩素ガス
Ｗ５ 電解殺菌水
Ｗ５’ 電解殺菌水
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電解水製造装置や燃料電池などに用いて好適な電極棒に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、食品製造分野等では、電解水製造装置で種々の電解質水溶液を電気分解して電解殺菌水（電解水）を製造し、この電解殺菌水を殺菌消毒などに用いている。例えば、塩化ナトリウム水溶液、塩酸水溶液などの塩素イオンを含有する電解質水溶液を電気分解すると、電解酸化作用により塩素ガスが発生し、この塩素ガスが水に溶解して次亜塩素酸が生成される。そして、このように生成した次亜塩素酸を含む電解殺菌水は、次亜塩素酸ソーダを水に溶解して調製した殺菌水と比較し、低塩素濃度であっても優れた殺菌効果を発揮し、また、使用する度に微妙な濃度調整を行う必要がないなどの多くの利点を有している。
【０００３】
一方、電解水製造装置は、電解質水溶液を電気分解するための電解槽を備えて構成されている。また、複数の電極板を直列配置した複極式（直列式）の電解槽が多用されており、この複極式電解槽は、複数の電極板がケーシング内に間隔をあけて並設され、軸線方向一端側の電極板に陽極の電極棒を、他端側の電極板に陰極の電極棒をそれぞれ溶接して配設し、一端側の電極板（陽極）から中間の電極板を経由し、他端側の電極板（陰極）に向けて通電するように構成されている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４参照）。
【０００４】
また、電極板と電極棒との接続に関しては、電極棒の端部に１本のスリットを形成し、電極板をこのスリット（電極板保持スリット）と嵌合した上で両者を電気溶接する技術もある（例えば、特許文献５の図３参照）。
【０００５】
そして、このような電解水製造装置においては、給水設備から電解槽のケーシング内に電解質水溶液を供給して順次流通させながら電解質水溶液に電流を流すことにより、電解酸化作用で塩素ガスを発生させる。そして、電解槽から取り出した塩素ガス（又は塩素ガスが混濁した液体）に水を混合することにより、水中に次亜塩素酸が生成されて電解殺菌水が製造される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−１６７６９９号公報
【特許文献２】特開平１１−１６９８５６号公報
【特許文献３】特開２００８−１７８８０９号公報
【特許文献４】特開２００２−１２６７３７号公報
【特許文献５】特開２００３−３３７６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来の電解槽及び電解水製造装置においては、電極板に電極棒を溶接して電解槽が構成されているため、溶接の作業負担が大きく、また、全体の外寸が大きくなり保管スペースを要する等の問題があった。
【０００８】
また、電極棒を電極板に溶接して構成した場合には、当該溶接するべき電極板は、溶接のための厚みが必要になるため、中間の電極板よりも厚さを必要とする。例えば、中間の電極板の厚さが０．５ｍｍである場合であっても、電極棒を溶接する電極版の厚さは１．０ｍｍが必要になり、両者の互換性はなくなる。このため、電極棒を溶接した電極板を他の電解槽の中間の電極板などに転用することができない。しかも、溶接すれば、電極棒も再利用して使い回すことが困難になる。
【０００９】
さらに、特許文献５のように、電極棒の端部に１本のスリットを形成し、電極板をこのスリットと嵌合した上で両者を電気溶接する技術にあっては、電気溶接する以上、上記と同様の問題が残っており、また、電気溶接をせずに電極棒と電極板とを１本のスリットにより嵌合しただけでは、電極棒と電極板の接触面積及び接触圧が小さくなってしまい、電流を効率的に通電することができない。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１記載の電極棒は、ケーシングの外側から内側に貫通形成された電極棒挿入孔に挿入した状態で、前記ケーシング内に設けられた電極板に接続して設置される電極棒であって、先端から軸線方向に沿って後端側に延び、前記電極板の端部側を挿入して前記電極板に着脱可能に接続するための電極板保持スリットと、該電極板保持スリットに交差して先端から軸線方向に沿って後端側に延び、電極棒の先端側の変位を許容するための歪み吸収スリットとを備えて、先端側が少なくとも４つ以上に分割形成され、前記電極棒挿入孔に挿入し、前記電極板保持スリットに前記電極板の端部側を挿入するとともに先端側が前記電極棒挿入孔の内面に押圧されて前記電極板を着脱可能に保持するように構成されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項２記載の電極棒は、請求項１記載の電極棒において、前記電極板保持スリットに対し、前記歪み吸収スリットの軸線方向の長さを小にして形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１記載の電極棒においては、電極板の端部側を電極板保持スリットに挿入して電極棒を電極板に接続するように構成されているため、容易に電極板に対して着脱することが可能になる。また、このように電極棒を電極板に対して容易に着脱することができることで、複数の電極板を自在に使い回すことが可能になる。すなわち、電極棒が着脱できることで、陽極、陰極、中間の電極板に同じ電極板を使うことが可能になり、例えば他の電解槽の電極板として転用することが可能になる。
【００１３】
さらに、歪み吸収スリットを設けることにより、各分割片を弾性変形させることが可能になる。そして、電極棒を電極棒挿入孔に挿入して電極棒の先端側が電極棒挿入孔の内面に押圧されるとともに、電極棒の先端側だけでなく、電極板保持スリットの根元側にも大きな応力が発生する。これにより、電極板と電極棒の接触面積を十分に確保しつつ、接触圧を大きくすることが可能になり、電極棒と電極板の間の抵抗を小さくして効率的に電流を通電することが可能になる。
【００１４】
請求項２記載の電極棒においては、電極板保持スリットよりも歪み吸収スリットの長さを小さくすることにより、確実に電極板を差し込んだ部分に満遍なく応力が発生し、電極板と電極棒の接触面積を十分に確保しつつ、接触圧を大きくすることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】電解水製造装置を示す図である。
【図２】電解槽を示す斜視図である。
【図３】電解槽の分解斜視図である。
【図４】図２のＸ１−Ｘ１線矢視図である。
【図５】図２のＸ２−Ｘ２線矢視図である。
【図６】ケーシング部材の正面視図である。
【図７】図５のＸ１−Ｘ１線矢視図である。
【図８】本発明の一実施形態にかかる電極棒を示す斜視図である。
【図９】歪み吸収スリットを備えていない電極棒を示す斜視図である。
【図１０】シミュレーションで用いた電極棒（図８と図９に示した両電極棒）及び電極板を示す斜視図である。
【図１１】シミュレーションにおける解析モデルを示す斜視図である。
【図１２】各電極棒の応力分布のシミュレーション結果を示す図である。
【図１３】各電極棒の変位分布のシミュレーション結果を示す図である。
【図１４】各電極棒の接触圧力分布のシミュレーション結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図１から図１４を参照し、本発明の一実施形態に係る電極棒について説明する。本実施形態は、電解質水溶液を電気分解して電解水を製造する電解水製造装置の電極棒に関し、特に、次亜塩素酸を含む電解殺菌水を製造するための電解水製造装置の電極棒に関するものである。
【００１７】
本実施形態の電解水製造装置Ａは、図１に示すように、塩酸水溶液、塩化ナトリウム水溶液などの原液Ｗ１を貯留するタンク１と、原液Ｗ１と処理水Ｗ２を混合した電解質水溶液Ｗ３が供給され、この電解質水溶液Ｗ３を電気分解する電解槽２と、タンク１から電解槽２に向けて原液Ｗ１を送液するための第１ポンプ３と、タンク１と電解槽２の間に処理水Ｗ２を送液して原液Ｗ１を所定濃度に稀釈し、電解質水溶液Ｗ３を生成するための第２ポンプ４と、電解槽２に電力を供給するための電解電源５と、電解槽２で電解質水溶液Ｗ３を電気分解して発生した塩素ガス（あるいは塩素ガスが混合した液体）Ｗ４と処理水Ｗ２を混合して電解殺菌水Ｗ５を生成する第１混合器６と、第１混合器６で生成した電解殺菌水Ｗ５に処理水Ｗ２を混合して電解殺菌水（Ｗ５’）を所定濃度に調整する第２混合器７とを備えて構成されている。
【００１８】
また、この電解水製造装置Ａにおいては、電解槽２と第１ポンプ３と第２ポンプ４と電解電源５と第１混合器６を筐体８内に納めて構成されている。
【００１９】
本実施形態の電解槽２は、複数の電極板を直列配置した複極式の電解槽であり、図２から図７に示すように、一対のケーシング部材１０、１１を着脱可能に組み付けて、内部に電解室１２を形成するケーシング１３と、複数の電極板１４、１５、１６と、複数のスペーサ１７と、各ケーシング部材１０、１１に取り付けられ、電解電源５から電極板１４、１６に電力を供給する一対の電極棒１８、１９とを備えて構成されている。
【００２０】
ケーシング１３は、塩化ビニル樹脂、ポリカーボネイト樹脂、アクリル樹脂等の合成樹脂を用いて形成したものであり、一対のケーシング部材１０、１１がそれぞれ、正面視で略方形状に形成されている。また、各ケーシング部材１０、１１は、一面１０ａ、１１ａから他面１０ｂ、１１ｂ側に凹む方形状の凹所１０ｃ、１１ｃを備えて形成されている。そして、一対のケーシング部材１０、１１は、図６に示すように一面１０ａ、１１ａの外周側に接着剤２０を塗布し、図２から図５、図７に示すように、互いの一面１０ａ、１１ａ同士を接着して一体に組み付けられ、このように一体に組み付けるとともに互いの凹所１０ｃ、１１ｃによって電解室１２を形成するように構成されている。
【００２１】
さらに、各ケーシング部材１０、１１には、図２から図７に示すように、上端側の幅方向略中央に、一面１０ａ、１１ａから他面１０ｂ、１１ｂに向かう横方向に延びる軸線Ｏ１方向に中心軸方向を配して、筒状の配管接続部２１、２２が一体形成されている。また、図２、図３及び図６に示すように、一面１０ａ、１１ａの上端側の幅方向略中央には、一面１０ａ、１１ａから他面１０ｂ、１１ｂ側に凹み、且つ配管接続部２１、２２と凹所１０ｃ、１１ｃを連通させるように上下方向に延びる取出溝２３、２４が形成されている。さらに、一面１０ａ、１１ａの下端側の幅方向略中央には、一面１０ａ、１１ａから他面１０ｂ、１１ｂ側に凹み、且つ凹所１０ｃ、１１ｃと外部を連通させるように上下方向に延びる供給溝２５、２６が形成されている。
【００２２】
そして、一対のケーシング部材１０、１１を一体に組み付けるとともに、互いの配管接続部２１、２２の内孔同士が連通し、また、互いの取出溝２３、２４同士、供給溝２５、２６同士が繋がって配管接続部２１、２２の内孔と電解室１２を連通させる取出孔２７と、互いの供給溝２５、２６同士が繋がって電解室１２と外部を連通させる供給孔２８が形成される。
【００２３】
また、各ケーシング部材１０、１１には、図３、図６及び図７に示すように、上端面から凹所１０ｃ、１１ｃ（電解室１２）に貫通する電極棒挿入孔３０、３１が形成されている。さらに、この電極棒挿入孔３０、３１は、上端側から凹所１０ｃ、１１ｃに向かうに従い漸次その径が小となるテーパー部３０ａ、３１ａと、上端面からテーパー部３０ａ、３１ａまでの部分に設けられ、テーパー部３０ａ、３１ａよりも大径且つ一定の径で断面円形状に形成されたフランジ係合部３０ｂ、３１ｂとを備えて形成されている。また、本実施形態の電解槽２においては、図３及び図７に示すように、各ケーシング部材１０、１１の電極棒挿入孔３０、３１の直下に配されるスペーサ１７が切欠部１７ａを備えて形成されており、このスペーサ１７の切欠部１７ａが電極棒挿入孔３０、３１の一部を構成して、図２及び図７に示すように、各電極棒挿入孔３０、３１がケーシング１３の外側から内側に（すなわち、外部から電解室１２に）貫通形成される。
【００２４】
複数の電極板１４、１５、１６はそれぞれ、図２、図３、図６及び図７に示すように、方形板状に形成されており、正面視において、ケーシング部材１０、１１の凹所１０ｃ、１１ｃの正面視形状と同形同大で形成されている。また、本実施形態では、電解槽２が３枚の電極板１４、１５、１６を備えて構成されており、一対のケーシング部材１０、１１を組み付けて形成される電解室１２内に、これら３枚の電極板１４、１５、１６が軸線Ｏ１方向に所定の間隔をあけて収容されている。このとき、コ字状に形成した一対のスペーサ１７が、互いの開口側を対向させつつ隣り合う電極板同士（１４と１５、１５と１６）の間に介設され、電極板１４、１５、１６とともにこれらスペーサ１７を電解室１２内に収容されている。さらに、このとき、一対のケーシング部材１０、１１の軸線Ｏ１方向の両外側にそれぞれ配される電極板１４、１６は、各ケーシング部材１０、１１の上端側に形成した電極棒挿入孔３０、３１の直下に上端（端部）が配されるように位置決めされて、凹所１０ｃ、１１ｃ内に設置されている。
【００２５】
一方、本実施形態の電極棒１８、１９は、図８に示すように、略円柱棒状の電極本体部３３と、絶縁性を有し、筒状に形成され、電極本体部３３の軸線Ｏ２方向後端側を内孔に挿入して取り付けられた絶縁被覆部３４とを備えて構成されている。また、電極本体部３３は、先端１８ａ、１９ａ側の電極部３３ａに対し、後端１８ｂ、１９ｂ側の電源接続部３３ｂが小径で形成されている。絶縁被覆部３４は、電極部３３ａの後端側を被覆する大径部３４ａと、外周面に雄ネジの螺刻が施され、電源接続部３３ｂを被覆する小径部３４ｂとを備えて形成されている。さらに、絶縁被覆部３４は、大径部３４ａと小径部３４ｂの軸線Ｏ２方向の間に、径方向外側に突出し、周方向に繋がる環状のフランジ部３４ｃを備えて形成されている。
【００２６】
また、電極本体部３３の電極部３３ａは、その先端１８ａ、１９ａ側に、先端１８ａ、１９ａから軸線Ｏ２方向に沿って後端１８ｂ、１９ｂ側に延び、電極板１４、１６の端部側を挿入して電極板１４、１６に着脱可能に接続するための電極板保持スリット３５と、この電極板保持スリット３５に直交して先端１８ａ、１９ａから軸線Ｏ２方向に沿って後端１８ｂ、１９ｂ側に延び、電極部３３ａの先端１８ａ、１９ａ側の変位（歪み）を許容するための歪み吸収スリット３６とを備えて形成されている。すなわち、電極部３３ａひいては電極棒１８、１９は、その先端１８ａ、１９ａ側が十字状に交差して設けられた電極板保持スリット３５と歪み吸収スリット３６により、４分割して形成されている。
【００２７】
さらに、本実施形態の電極棒１８、１９においては、電極板保持スリット３５に対し、歪み吸収スリット３６の軸線Ｏ２方向の長さを小にして形成されている。
【００２８】
そして、上記構成からなる本実施形態の電極棒１８、１９は、図２、図３及び図７に示すように、電極本体部３３の電極部３３ａを電極棒挿入孔３０、３１のテーパー部３０ａ、３１ａに挿入するとともに、Ｏリング４７を設置したフランジ係合部３０ｂ、３１ｂにフランジ部３４ｃを係合させてケーシング部材１０、１１に取り付けられている。このとき、電極部３３ａの先端１８ａ、１９ａ側に形成された電極板保持スリット３５に電極板１４、１６の端部側を挿入するとともに先端１８ａ、１９ａ側が電極棒挿入孔３０、３１のテーパー部３０ａ、３１ａの内面に押圧され、電極部３３ａの各分割片３７〜４０が電極板１４、１６を圧接して保持する。また、電極棒１８、１９を電極棒挿入孔３０、３１から外側に引き出すとともに先端１８ａ、１９ａ側の押圧状態が解除され、且つ電極板１４、１６の保持状態が解除される。これにより、本実施形態の電極棒１８、１９は、電極棒挿入孔３０、３１に挿入するとともに電極板１４、１６に着脱可能に接続される。
【００２９】
また、このように設置した電極棒１８、１９は、図３から図５、図７に示すように、２つの貫通孔４１、４２を備えた固定板４３を用いてケーシング部材１０、１１に固定して取り付けられている。すなわち、ケーシング部材１０、１１の上端面から上方に突出した電源接続部３３ｂ及びこの電源接続部３３ｂを被覆する小径部３４ｂを一方の貫通孔４１に挿通し、ナット４４を小径部３４ｂの雄ネジに螺合させ、さらに、他方の貫通孔４２にボルト（あるいはピン）４５を挿通してケーシング部材１０、１１に締結することによって、電極棒１８、１９が固定板４３を介してケーシング部材１０、１１に固設されている。
【００３０】
これにより、本実施形態の電極棒１８、１９においては、従来の電極棒のように溶接して電極板１４、１６に取り付ける場合と比較し、電極板保持スリット３５に電極板１４、１６の端部側を挿入し、電極部３３ａの各分割片３７〜４０で圧接保持させて電極板１４、１６に接続するように構成されているため、容易に電極板１４、１６及びケーシング部材１０、１１に対して着脱することが可能になる。
【００３１】
そして、このように電極棒１８、１９を電極板１４、１６に対して容易に着脱することができることで、複数の電極板１４、１５、１６を自在に使い回すことが可能になる。すなわち、従来では、電極棒が電極板１４、１６に溶接されているため、電極棒を溶接した電極板１４、１６は、電流を陽極から陰極に向かって流す際に中間に設ける電極板１５として転用することができなくなるが、本実施形態では、電極棒１８、１９が着脱できることで、陽極、陰極、中間の電極板１４、１５、１６に同じ電極板を使うことが可能になる。また、他の電解槽２の電極板１４、１５、１６として転用することも可能になる。
【００３２】
ここで、図９に示すように、歪み吸収スリット３６を設けず、電極本体部３３の電極部３３ａに電極板保持スリット３５のみを設け、先端５０ａ側を２分割して電極棒５０を構成した場合であっても、２つの分割片５１、５２で電極板１４、１６の端部側を圧接して電極棒５０を着脱可能に接続することが可能である。
【００３３】
一方、電極棒１８、１９と電極板１４、１６の接触面積を大きくするほど、また、電極棒１８、１９と電極板１４、１６の接触圧を大きくするほど、抵抗が小さくなって、電極棒１８、１９と電極板１４、１６の間の抵抗を小さくして効率的に電流を通電することが可能になる。これに対し、図１０に示す本実施形態の電極棒１８（１９）（モデル１）と、電極棒５０（モデル２）とに対してシミュレーションを行い、両者の違いを確認した。
【００３４】
このシミュレーションでは、計算ソフトとして、SolidWorks2009 SP4 Premiumのシミュレーションソルバー（COSMOS）を使用した。また、解析モデルは、図１１に示すように、スケールを１：１とし、要素を０．５ｍｍピッチで５．５万要素のテトラ形状とした。さらに、拘束条件は、電極棒１８、５０の根元部分１８ｂ、５０ｂと電極板１４（１６）の先端部１４ａを完全拘束とし、荷重条件は、電極棒１８、５０の先端１８ａ、５０ａ部分に等分布荷重で１０Ｎを荷重し、重量を無視した。これは、電極棒挿入孔３０（３１）のテーパー部３０ａ（３１ａ）へ電極棒１８、５０を差し込むときの先端１８ａ、５０ａにかかる荷重を模擬したものである。また、接触条件は、電極棒１８、５０と電極板１４が接する部分のそれぞれ２箇所ずつ、計４箇所で設定し、摩擦係数を０．３とした。
【００３５】
図１２は、各電極棒１８、５０に作用する応力の分布、図１３は、各電極棒１８、５０に生じる変位の分布、図１４は、各電極棒１８、５０に作用する接触圧力の分布のシミュレーション結果を示している。
【００３６】
そして、図１２に示すように、モデル１（電極棒１８）では、歪み吸収スリット３６（電極板保持スリット３５）の根元側に応力が集中し、先端１８ａ側には大きな応力が発生していない。一方、モデル２（電極棒５０）では、先端５０ａ側にのみ応力が集中している。また、図１３に示すように、モデル１の変位は、モデル２よりも大きく、特にＸ方向の変位に関しては、歪み吸収スリット３６があることにより、かなり大きくなる。また、Ｙ方向の変位は、モデル１、モデル２ともに先端１８ａ、５０ａ側に変位が集中する。そして、図１４に示すように、接触圧力は、応力分布と同様、モデル１は中心部の圧力が高く、外周部の圧力が小さくなっている。また、モデル２は、接触圧力が均等にかかっている。
【００３７】
このように、歪み吸収スリット３６を設けていないモデル２においては、電極棒挿入孔３０（３１）のテーパー部３０ａ（３１ａ）の内面に押圧される先端５０ａ側のみに応力が集中し、電極板保持スリット３５の根元側の応力が著しく小さくなる。このため、モデル２では、分割片５１、５２の先端５０ａ側が電極板保持スリット３５の間隔を狭くするように、根元側が電極板保持スリット３５の間隔を広げるように、分割片５１、５２が軸線Ｏ２直交方向に凸の円弧状に変形することになる。これにより、モデル２においては、電極板保持スリット３５の根元側と電極板１４（１６）が離れ、接触面積及び接触圧が小さくなってしまう。
【００３８】
これに対し、歪み吸収スリット３６を設けたモデル１においては、電極棒挿入孔３０（３１）のテーパー部３０ａ（３１ａ）の内面に押圧される先端１８ａ側だけでなく、電極板保持スリット３５の根元側にも大きな応力が発生する。これは、歪み吸収スリット３６によって各分割片３７〜４０が弾性変形することによるものであり、電極板１４を差し込んだ部分に満遍なく応力が発生することで、電極板１４と電極棒１８の接触面積を十分に確保しつつ、接触圧を大きくすることが可能になる。これにより、本実施形態の電極棒１８、１９は、歪み吸収スリット３６を備えることにより、電極棒１８、１９と電極板１４、１６の間の抵抗を小さくして効率的に電流を通電することが可能になる。
【００３９】
さらに、このとき、電極板保持スリット３５よりも歪み吸収スリット３６の長さを小さくすることにより、各分割片３７〜４０が大きく変位して電極板１４に沿う方向に隣り合う分割片同士（３７と３８、３９と４０）の先端１８ａ側が接触することがない。すなわち、各分割片３７〜４０が変位してモデル２のように２分割した形になってしまうことがない。このため、確実に電極板１４を差し込んだ部分に満遍なく応力が発生し、電極板１４、１６と電極棒１８、１９の接触面積を十分に確保しつつ、接触圧を大きくすることが可能になる。
【００４０】
また、このように電極棒１８、１９を電極板１４、１６に溶接しなくても十分な接触面積及び接触圧を確保でき、電流を効率的に通電できるため、溶接作業が不要になる。しかも溶接するべき電極板１４、１６と中間の電極板１５とを同一の仕様にすることができるため、複数の電極板１４、１５、１６を自在に使い回すことが可能になる。また、溶接が不要になるため、電極棒１８、１９も再利用して使い回すことが可能になる。特に、歪み吸収スリット３６の作用により、長期間運転した後でも電極棒自身の変形が最小限に抑えられるため、電極棒１８、１９は再利用に適する。
【００４１】
以上、本発明に係る電極棒の一実施形態について説明したが、本発明は上記の一実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、本実施形態では、電極棒１８、１９が次亜塩素酸を含む電解殺菌水を製造するための電解水製造装置Ａの電極棒であるものとして説明を行ったが、本発明の電極棒は、例えば、燃料電池の電極板に接続して設ける電極棒に適用してもよく、必ずしも電解水製造装置Ａの電極棒１８、１９に限定しなくてもよい。
【００４２】
また、本実施形態では、電極棒１８、１９が十字状に交差する電極板保持スリット３５と歪み吸収スリット３６を備えて、その先端１８ａ、１９ａ側が４分割して形成されているものとしたが、複数の歪み吸収スリットを備えていてもよい。すなわち、本発明の電極棒は、歪み吸収スリットを備えて４つ以上に分割されていればよい。
【符号の説明】
【００４３】
１ タンク
２ 電解槽
３ 第１ポンプ
４ 第２ポンプ
５ 電解電源
６ 第１混合器
７ 第２混合器
８ 筐体
１０ ケーシング部材
１０ａ 一面
１０ｂ 他面
１０ｃ 凹所
１１ ケーシング部材
１１ａ 一面
１１ｂ 他面
１１ｃ 凹所
１２ 電解室
１３ ケーシング
１４ 電極板
１５ 電極板
１６ 電極板
１７ スペーサ
１７ａ 切欠部
１８ 電極棒
１８ａ 先端
１８ｂ 後端
１９ 電極棒
１９ａ 先端
１９ｂ 後端
２０ 接着剤
２１ 配管接続部
２２ 配管接続部
２３ 取出溝
２４ 取出溝
２５ 供給溝
２６ 供給溝
２７ 取出孔
２８ 供給孔
３０ 電極棒挿入孔
３０ａ テーパー部
３０ｂ フランジ係合部
３１ 電極棒挿入孔
３１ａ テーパー部
３１ｂ フランジ係合部
３３ 電極本体部
３３ａ 電極部
３３ｂ 電源接続部
３４ 絶縁被覆部
３４ａ 大径部
３４ｂ 小径部
３４ｃ フランジ部
３５ 電極板保持スリット
３６ 歪み吸収スリット
３７ 分割片
３８ 分割片
３９ 分割片
４０ 分割片
４１ 貫通孔
４２ 貫通孔
４３ 固定板
４４ ナット
４５ ボルト
４７ Ｏリング
５０ 電極棒
５０ａ 先端
５０ｂ 根元（後端）
５１ 分割片
５２ 分割片
Ａ 電解水製造装置
Ｏ１ ケーシングの軸線
Ｏ２ 電極棒の軸線
Ｗ１ 原液
Ｗ２ 処理水
Ｗ３ 電解質水溶液
Ｗ４ 塩素ガス
Ｗ５ 電解殺菌水
Ｗ５’ 電解殺菌水
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシングの外側から内側に貫通形成された電極棒挿入孔に挿入した状態で、前記ケーシング内に設けられた電極板に接続して設置される電極棒であって、
先端から軸線方向に沿って後端側に延び、前記電極板の端部側を挿入して前記電極板に着脱可能に接続するための電極板保持スリットと、該電極板保持スリットに交差して先端から軸線方向に沿って後端側に延び、電極棒の先端側の変位を許容するための歪み吸収スリットとを備えて、先端側が少なくとも４つ以上に分割形成され、
前記電極棒挿入孔に挿入し、前記電極板保持スリットに前記電極板の端部側を挿入するとともに先端側が前記電極棒挿入孔の内面に押圧されて前記電極板を着脱可能に保持するように構成されていることを特徴とする電極棒。
【請求項２】
請求項１記載の電極棒において、
前記電極板保持スリットに対し、前記歪み吸収スリットの軸線方向の長さを小にして形成されていることを特徴とする電極棒。
【請求項１】
ケーシングの外側から内側に貫通形成された電極棒挿入孔に挿入した状態で、前記ケーシング内に設けられた電極板に接続して設置される電極棒であって、
先端から軸線方向に沿って後端側に延び、前記電極板の端部側を挿入して前記電極板に着脱可能に接続するための電極板保持スリットと、該電極板保持スリットに交差して先端から軸線方向に沿って後端側に延び、電極棒の先端側の変位を許容するための歪み吸収スリットとを備えて、先端側が少なくとも４つ以上に分割形成され、
前記電極棒挿入孔に挿入し、前記電極板保持スリットに前記電極板の端部側を挿入するとともに先端側が前記電極棒挿入孔の内面に押圧されて前記電極板を着脱可能に保持するように構成されていることを特徴とする電極棒。
【請求項２】
請求項１記載の電極棒において、
前記電極板保持スリットに対し、前記歪み吸収スリットの軸線方向の長さを小にして形成されていることを特徴とする電極棒。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１２−２６０１４（Ｐ２０１２−２６０１４Ａ）
【公開日】平成２４年２月９日（２０１２．２．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１６８１３４（Ｐ２０１０−１６８１３４）
【出願日】平成２２年７月２７日（２０１０．７．２７）
【出願人】（０００００６１２７）森永乳業株式会社 (269)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月９日（２０１２．２．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月２７日（２０１０．７．２７）
【出願人】（０００００６１２７）森永乳業株式会社 (269)
【Ｆターム（参考）】
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