(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解槽(1) 内に複数枚の電極板(37)からなる電極ユニット(17)を設け、希釈塩水を前記電極板(37)間で電解して次亜液を生成するようにした次亜液生成用の塩水電解装置において、前記電解槽(1) 内に、希釈塩水を下向きに案内する潜り板(34)と、希釈塩水を上向きに案内し且つその上端から希釈塩水を下流側に溢流させる溢流板(35)とを交互に配置して、前記潜り板(34)と前記溢流板(35)とにより、希釈塩水が下向きに流れる下向流路(7) 〜(11)と上向きに流れる上向流路(12)〜(15)とをその上手側から下手側に向かってジグザグ状に交互に形成し、前記上向流路(12)〜(15)に、前記電極板(37)が希釈塩水の流れ方向に沿って上下方向となる前記電極ユニット(17)を配置し、前記下向流路(8) 〜(10)に、希釈塩水を冷却する冷却手段(16)を配置し、前記電解槽(1) 内に、幅方向の両側に希釈塩水の流れ方向に沿って配置された保持板(38)と、前記電解槽(1) 内の下部で前記保持板(38)間に略平行に配置された整流板(39)とを備え、前記潜り板(34)、前記溢流板(35)、前記電極板(37)を前記保持板(38)、前記整流板(39)のスリット(40)(41)に挿入したことを特徴とする次亜液生成用の塩水電解装置。
【請求項２】
前記下向流路(8) 〜(10)の流路面積を前記上向流路(12)〜(15)の流路面積よりも大にしたことを特徴とする請求項１に記載の次亜液生成用の塩水電解装置。
【請求項３】
前記電解槽(1) 内の上部にガスゾーン(36)を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の次亜液生成用の塩水電解装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、希釈塩水を電解して次亜塩素酸ソーダを含む次亜液を生成する次亜液生成用の塩水電解装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
上水道の滅菌消毒等に用いる次亜液生成用の塩水電解装置には、従来、特公昭５７−８１９２号公報に記載されるように、電解槽内に複数枚の電極板からなる電極ユニットを設け、希釈塩水を電極ユニットの電極板間で電解して次亜液を生成するようにしたものがある。
【０００３】
この従来の塩水電解装置は、電解槽内に、左右両側から突出する複数枚の電極板を上手側から下手側へと交互に配置して、これら電極板により電解槽内に水平方向にジグザグ状に屈曲する横向流路を形成し、この横向流路内を流れる希釈塩水を電極板間で電解して次亜液を生成するようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この従来の塩水電解装置は、複数枚の電極板を交互に組み合わせて横向流路を形成しているため、希釈塩水の流れが蛇行状になり、比較的に高能率でコンパクトな電解槽を構成できる利点がある反面、電極板間で希釈塩水及び電解ガスの乱れが生じ易く、また電極板に局部的にスケーリングが発生し、長期に亘って安定的に運転し難い欠点がある。
【０００５】
即ち、従来は横向流路方式を採用しているため、電極板間で希釈塩水を電解した時に発生する電解ガスの流れ方向と希釈塩水の流れ方向が直角に交差することになる。その結果、電極板間で希釈塩水及び電解ガスの乱れが生じ易くなり、電極板間での電解効率が低下すると共に、電極板の陰極に局部スケーリングが発生し生長する。従って、長期間に亘って高能率状態で安定的に運転し難い欠点がある。
【０００６】
また横向流路方式では、電解槽から流出する次亜液中に水素ガス（電解ガスの主成分）が同伴すると、電解槽の出口側、貯液タンク等において、静電気による引火爆発の危険性が十分に予想され、また仮に、これを防止するための装備をしても、装備が不調でトラブルが重なると、重大な人身事故を招く恐れがある。
本発明は、かかる従来の課題に鑑み、希釈塩水及び電解ガスの乱れを防止できると共に、電解ガスを次亜液からスムーズに分離でき、しかもコンパクトで長期間に亘って高能率で安定的に運転できる次亜液生成用の塩水電解装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、電解槽1 内に複数枚の電極板37からなる電極ユニット17を設け、希釈塩水を前記電極板37間で電解して次亜液を生成するようにした次亜液生成用の塩水電解装置において、前記電解槽1 内に、希釈塩水を下向きに案内する潜り板34と、希釈塩水を上向きに案内し且つその上端から希釈塩水を下流側に溢流させる溢流板35とを交互に配置して、前記潜り板34と前記溢流板35とにより、希釈塩水が下向きに流れる下向流路7 〜11と上向きに流れる上向流路12〜15とをその上手側から下手側に向かってジグザグ状に交互に形成し、前記上向流路12〜15に、前記電極板37が希釈塩水の流れ方向に沿って上下方向となる前記電極ユニット17を配置し、前記下向流路8 〜10に、希釈塩水を冷却する冷却手段16を配置し、前記電解槽1 内に、幅方向の両側に希釈塩水の流れ方向に沿って配置された保持板38と、前記電解槽(1) 内の下部で前記保持板(38)間に略平行に配置された整流板39とを備え、前記潜り板34、前記溢流板35、前記電極板37を前記保持板38、前記整流板39のスリット40,41 に挿入したものである。
【０００８】
また前記下向流路8 〜10の流路面積を前記上向流路12〜15の流路面積よりも大にする。前記電解槽1 内の上部にガスゾーン36を設けている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳述する。
図１乃至図７は本発明の第１の実施形態を例示する。図１において、１  は電解槽で、希釈塩水を電解して１％の次亜塩素酸ソーダを含む次亜液を生成するためのものである。２  はガス排出筒で、希釈塩水の電解時に発生する水素ガス等の電解ガスを電解槽１  から抜き取るように、電解槽１  の上側に固定されている。３  は気液分離器で、次亜液と電解ガスとを分離して電解ガスを大気に放出するためのものである。４  はミスト分離器で、気液分離器３  から大気に放出されるガス中の水分を凝縮して、その水分を除去するようになっている。
【００１１】
電解槽１  は、図２乃至図７に示すように、上側が開口した槽本体５  と、この槽本体５  の開口側に着脱自在に装着された蓋体６  とを備え、槽本体５  内に下向流路７  〜１１と上向流路１２〜１５とが形成されると共に、その下向流路８  〜１０内に冷却手段１６が、上向流路１２〜１５内に電極ユニット１７が夫々配置されている。蓋体６  は内蓋１８と外蓋１９とによって構成されている。
【００１２】
槽本体５  は、ステンレス製等の外殻体２０内に、底壁２１と、この底壁２１の幅方向両側の一対の側壁２２と、側壁２２の上手側及び下手側の一対の端壁２３，２４  とを備えた箱状であって、その上手側の端壁２３に希釈塩水の流入口２５が、下手側の端壁２４に、次亜塩素酸ソーダを含有する次亜液の流出口２６が夫々一対づつ固定されている。
【００１３】
内蓋１８は槽本体５  の上端開口側を塞ぐように、その外殻体２０内に嵌合した状態で側壁２２及び端壁２３，２４  の上端にＯリング等のシール材２７を介して着脱自在に載置されており、外蓋１９により槽本体５  側に押圧して固定されている。
【００１４】
外蓋１９は、周縁側に切り欠き部２８が一定間隔をおいて形成され、この各切り欠き部２８に係脱自在に係合する締め付け手段２９により槽本体５  に固定されている。各締め付け手段２９は、下端が槽本体５  のブラケット３０に枢軸３１を介して枢支され且つ切り欠き部２８に係脱自在な締め付けボルト３２と、この締め付けボルト３２に螺合し且つ外蓋１９を下方に締め付けるナット３３等から構成されている。
なお、底壁２１、側壁２２、端壁２３，２４  及び内蓋１８は絶縁性の合成樹脂板等から構成されている。また外蓋１９は、合成樹脂製又はステンレス製の何れでも良い。
【００１５】
電解槽１  内には、図２乃至図５に示すように、希釈塩水を下向きに案内する潜り板３４と、希釈塩水を上向きに案内し且つその上端から希釈塩水を下流側に溢流させる溢流板３５とが、上手側から下手側に所定の間隔をおいて４枚づつ交互に配置され、この潜り板３４と溢流板３５とによって、塩水又は次亜液が下向きに流れる下向流路７  〜１１と、塩水又は次亜液が上向きに流れる上向流路１２〜１５とが上下に交互に屈曲すべくジグザグ状に構成されると共に、その上部側にガスゾーン３６が設けられている。
【００１６】
下向流路７  〜１１は槽本体５  内に５個あり、その両端の２個の下向流路７  〜１１の流路面積が上向流路１２〜１５と略同幅程度であるのに対して、中間の３個の下向流路７  〜１１の流路面積は、上向流路１２〜１５の流路面積よりも大であって、その３個の下向流路７  〜１１内に冷却手段１６が配置されている。上向流路１２〜１５は槽本体５  内に４個あって、その各上向流路１２〜１５には複数枚の電極板３７からなる電極ユニット１７が設けられている。
【００１７】
潜り板３４、溢流板３５及び電極板３７は、電解槽１  内の幅方向の両側で側壁２２の内面に流れ方向に沿って配置された保持板３８と、この保持板３８間の中央で且つ電解槽１  内の下部に保持板３８と略平行に配置された整流板３９とにより互いに平行に支持されている。即ち、保持板３８は槽本体５  の各側壁２２と略同高さであり、また整流板３９は低い帯状であって、これら保持板３８及び整流板３９には各潜り板３４、溢流板３５及び電極板３７に対応してスリット４０，４１  が形成され、その各スリット４０，４１  に潜り板３４、溢流板３５及び電極板３７が挿入されている。
【００１８】
整流板３９は、下向流路７  〜１１の下端から上向流路１２〜１５へと流れる希釈塩水を整流する整流作用と、各潜り板３４、溢流板３５及び電極板３７等を支持する支持作用とを有し、希釈塩水に対して十分な整流作用が得られるように、上端側に山形部３９ａ  が長手方向に形成されている。
【００１９】
潜り板３４及び溢流板３５は、共に合成樹脂板等の絶縁材料により構成されている。潜り板３４の下側には、その両側の下向流路７  〜１１と上向流路１２〜１５とが連通するように底壁２１との間に所定の間隙が設けられ、また潜り板３４の上側には、この潜り板３４の上手側と下手側とを連通させるガス通路４１を形成すべく、内蓋１８との間に所定の間隙が設けられている。各溢流板３５は、下手側の溢流板３５ほど高さが低くなるように、下端を底壁２１に当接させて設けられている。
【００２０】
各冷却手段１６は、下向流路７  〜１１内を流れる希釈塩水を冷却するためのもので、螺旋状に巻いた冷却管、又は多数のフィンを備えた冷却管等を備えてなり、両端の冷却水供給管４２と冷却水排出管４３とを介して蓋体６  により支持されている。各冷却水供給管４２と冷却水排出管４３は、蓋体６  の内蓋１８と外蓋とを上下に貫通し且つ上下のストッパーリング４４とナット４５とにより蓋体６  に着脱自在に固定されている。そして、冷却水供給管４２は冷却水供給継手４６に、冷却水排出管４３は冷却水排出継手４７に夫々接続され、冷却水供給管４２から各冷却手段１６に冷却水を供給し、その冷却水を冷却水排出管４３から排出するようになっている。
【００２１】
各電極ユニット１７はバイポーラ型であって、等間隔をおいて平行に配置された複数枚、例えば４枚の電極板３７を備え、その上手側端と下手側端との電極板３７に給電棒４８が接続されている。各給電棒４８は蓋体６  の内蓋１８と外蓋１９とを上下に貫通し且つ上下のストッパーリング４９とナット５０とにより蓋体６  に着脱自在に固定されており、その上端側がターミナル５１となっている。そして、各ターミナル５１は、図６及び図７に示すように各電極ユニット１７が直列となるようにケーブル５２で接続されている。
【００２２】
ガス排出筒２  は下端が電解槽１  内のガスゾーン３６に連通するように、蓋体６  上に立設されており、このガス排出筒２  の上端には、電解槽１  内の内圧が一定以上に上昇した時に作動するリリーフ弁５３が装着されている。
【００２３】
気液分離器３  は、円筒状の分離器本体５４と、この分離器本体５４の上端に装着されたガス排気弁５５と、このガス排気弁５５の弁体５５ａ  を上下に開閉するフロート５６と、ガス排気弁５５の開時に分離器本体５４からのガスを大気に放出するガス放出管５７とを備えている。分離器本体５４は、その下端部側が管継手５８を介して流出口２６に、上部側が配管５９を介してガス排出筒２  に夫々接続されている。
なお、６４は電極板３７用のスペーサである。
【００２４】
上記構成の塩水電解装置において、電解槽１  を組み立てる場合には、冷却手段１６の冷却水供給管４２、冷却水排出管４３等を介して冷却手段１６を蓋体６  に装着すると共に、保持板３８及び整流板３９の各スリット４０，４１  に潜り板３４、溢流板３５及び電極板３７を挿入し、電極ユニット１７を給電棒４８等を介して蓋体６  に装着する。これで、蓋体６  側に電極ユニット１７、冷却手段１６等をユニット状に装着できるので、次に保持板３８及び整流板３９を槽本体５  内に挿入し、槽本体５  の開口側にシール材２７を介して蓋体６  を載置すれば良い。従って、電極ユニット１７、冷却手段１６等の取り扱いが容易であり、組み立て時の作業性が著しく向上する。
【００２５】
なお、電極ユニット１７、冷却手段１６等を槽本体５  内に挿入して蓋体６  を槽本体５  上に載置した後、締め付け手段２９により蓋体６  を槽本体５  に締め付けて固定する。また冷却手段１６の冷却水供給管４２及び冷却水排出管４３、電極ユニット１７の給電棒４８を蓋体６  に固定する場合には、これらを蓋体６  の孔に挿入し、ストッパーリング４４，４９  をＯリングを介して蓋体６  に下側から当接させて、上側からナット４５，５０  を締め付けて固定する。これによって、内圧式の電解槽１  であるにも拘わらず、電解槽１  からの電解ガスのガス漏れを確実に防止できる。
【００２６】
次亜液を生成するに際しては、先ず各電極ユニット１７の電極板３７間に直流電圧を印加し、且つ冷却手段１６に冷却水を供給しておき、その状態で希釈塩水供給源から濃度３〜４％程度の希釈塩水を電解槽１  に供給し，この希釈塩水を電解槽１  内の各電極ユニット１７で電解する。
【００２７】
即ち、電解槽１  の流入口２５から槽本体５  内に希釈塩水が供給されると、この槽本体５  内に入った塩水は、先ず第１番目の潜り板３４により下方に案内され、第１の下向流路７  内を下向きに流れる。そして、この第１の下向流路７  の下端まで到達した希釈塩水は、第１番目の溢流板３５に沿って上向きに案内され、第１の上向流路１２内を上向きに流れて行く。
【００２８】
第１番目の上向流路１２内を上昇した希釈塩水は、第１番目の溢流板３５の上端から第２番目の下向流路８  側へと溢流し、この第２番目の下向流路８  の下端を経て第２上向流路１３内へと流れ、この第２番目の溢流板３５の上端から第３番目の下向流路９  側へと溢流する。以下、同様にして第３番目の上向流路１４、第４番目の下向流路１０、第４番目の上向流路１５、第５番目の下向流路１１を経て流出口２６側へと流れて行く。
なお、電解槽１  内での希釈塩水のレベルは、第１番目の下向流路７  側が最も高く、下手側に移るに従って次第にレベルが低くなっている。
【００２９】
電解槽１  内の希釈塩水は、各下向流路７  〜１１及び上向流路１２〜１５を順次上下にジグザグ状に屈曲しながら上手側から下手側へと流れて行く。このため、電解槽１  の流入口２５から流出口２６へと直線的に希釈塩水が流れる場合に比較して、電解槽１  を小型化しながら流路の長さを長くできる。
電解槽１  内の希釈塩水は、各下向流路７  〜１１の下端から各上向流路１２〜１５へと流れる時に整流板３９によって整流されるので、この下向流路７  〜１１と上向流路１２〜１５との間で希釈塩水の流れが乱れることがない。
【００３０】
各上向流路１２〜１５内に入った希釈塩水は、上下方向に配置された複数枚の電極板３７を備えた電極ユニット１７がその上向流路１２〜１５内にあるため、その電極ユニット１７の各電極板３７によって希釈塩水が案内され、希釈塩水は各電極板３７間を整然と円滑に上向きに流れて行く。
【００３１】
各電極ユニット１７にはそのターミナル５１を介して直流電圧が印加され、各電極板３７間に希釈塩水を介して直流電流が流れているので、希釈塩水が各上向流路１２〜１５内を上昇する時に、その電極ユニット１７の各電極板３７間に流れる電流によって希釈塩水が電解される。
【００３２】
この電解時に、水素ガス等のガスが発生するが、その電解ガスは電極ユニット１７の各電極板３７間を上昇する希釈塩水と同一方向に流れることになり、電解ガスの上昇方向と希釈塩水の流れ方向とが同じ順方向になるので、電解ガスによって希釈塩水の流れが乱されることがなく、各電極板３７間を整然と上向き方向に流れる。
従って、前述の希釈塩水の流れが整然且つ円滑であることと相俟って、電極板３７の陰極側にスケーリングが局部的に発生することがなくなり、長期間に亘って安定的に運転することができる。
【００３３】
電解ガスは希釈塩水の流れに従って各上向流路１２〜１５内を速やかに上昇する。そして、各上向流路１２〜１５内を上昇した希釈塩水は、その各溢流板３５の上端から下手側の下向流路７  〜１１側へと溢流すると共に、その溢流時に、希釈塩水内の電解ガスが希釈塩水から分離して電解槽１  内の上部側のガスゾーン３６に溜まって行く。このため、溢流時の自由水面で電解後の希釈塩水中に含まれる電解ガスを殆ど完全にスムーズに分離でき、その分離した電解ガスをガスゾーン３６に溜めることができる。
【００３４】
一方、各電極ユニット１７での電解時に希釈塩水の温度が上昇するので、各下向流路７  〜１１内を下向きに流れる時に、冷却手段１６により希釈塩水を冷却してその温度上昇を抑える。各下向流路７  〜１１は、その流路面積が他の上向流路１２〜１５等に比較して大になっているため、その内部に冷却手段１６があるにも拘わらず、この下向流路７  〜１１内での希釈塩水の流速を遅くできる。従って、冷却手段１６によって希釈塩水を十分に冷却することができ、希釈塩水を冷却手段１６によって効率的に冷却できる利点がある。
【００３５】
各電極ユニット１７で電解する毎に次亜液の濃度が高くなって行き、第５番目の下向流路１１まで達した時には、所定濃度の次亜液が生成されている。そして、この次亜液を流出口２６から電解槽１  の外部に取り出した後、気液分離器３  でその次亜液内の電解ガスを除去し分離して、電解ガスを含まない状態の次亜液を後段に送る。
【００３６】
気液分離器３  では、流出口２６から取り出した次亜液内の電解ガスを分離する働きの他に、電解槽１  の上部のガスゾーン３６に集まった電解ガスをガス放出筒２  から外部に取り出して、その電解ガス中の次亜液分を除去する働きがある。そして、分離器本体５４内のガス圧力が上昇すると、フロート５６が下降してガス排気弁５５からガスを大気に放出する。そして、ガス中にミスト状態で含まれる次亜液があれば、そのミストをミスト分離器４  で凝集させて分離する。
【００３７】
ガスゾーン３６はガス排出筒２  、気液分離期３  を介してミスト分離器４  に接続されており、電解ガスを外気から遮断しているので、雷等の外部要因による電解槽１  内の残留ガスへの引火も防止できる。更に運転停止時には、電解槽１  内に希釈塩水を充満させて、その水位をガスゾーン３６まで上げることにより、電解槽１  内に残留する電解ガスを容易に抜くことができる。
【００３８】
なお、電解槽１  は密閉型であり、この電解槽１  内の上部のガスゾーン３６に溜まった電解ガスを気液分離器３  を介して大気に排気するため、ガス排気弁５５の制御等により電解ガス圧を制御することによって、次亜液の供給先が高くなっている場合でも、電解槽１  のガスゾーン３６まで希釈塩水のレベルが上昇することはない。このため、電解槽１  内で気液分離を完全に行うことが可能である。
また各電極ユニット１７のターミナル５１、冷却手段１６の冷却水供給管４２及び冷却水排出管４３等が蓋体６  の上側にあるため、槽本体５  側の加工が少なくなり、電解槽１  の信頼性が向上する。
【００３９】
図８は本発明の第２の実施形態を例示し、電解槽１  内の電極ユニット１７と冷却手段１６との数を同じにすると共に、電解槽１  内の上部に阻流板６１を設けたものである。
即ち、第１の実施形態では、電極ユニット１７を４個とし、冷却手段１６を３個としていたが、この第２の実施形態では電極ユニット１７及び冷却手段１６の個数を共に３個としている。従って、本発明では、電極ユニット１７及び冷却手段１６の個数等は別段問題ではなく、次亜液の濃度、温度等に従って適宜決定すれば良い。
【００４０】
また槽本体５  内の上部に孔６２付きの阻流板６１があり、この阻流板６１で電解槽１  内をガスゾーン３６とその下側とに区画し分離するように構成している。この場合には、阻流板６１によってガスゾーン３６側への希釈塩水の流れを阻止できる。
なお、阻流板６１を装着する場合、各潜り板３４の上端を阻流板６１に当接させて、この潜り板３４によって阻流板６１を支持する構造を採用すれば、電解槽１  内に阻流板６１を容易に設けることが可能である。
以上、本発明の各実施形態を説明したが、本発明は各実施形態に限定されるものではない。例えば、電極ユニット１７にはバイポーラ構造以外のものを用いても良い。
【００４１】
【発明の効果】
本発明によれば、電解槽1 内に複数枚の電極板37からなる電極ユニット17を設け、希釈塩水を電極板37間で電解して次亜液を生成するようにした次亜液生成用の塩水電解装置において、電解槽1 内に、希釈塩水を下向きに案内する潜り板34と、希釈塩水を上向きに案内し且つその上端から希釈塩水を下流側に溢流させる溢流板35とを交互に配置して、潜り板34と溢流板35とにより、希釈塩水が下向きに流れる下向流路7 〜11と上向きに流れる上向流路12〜15とをその上手側から下手側に向かってジグザグ状に交互に形成し、上向流路12〜15に、電極板37が希釈塩水の流れ方向に沿って上下方向となる電極ユニット17を配置し、下向流路8 〜10に、希釈塩水を冷却する冷却手段16を配置し、電解槽1 内に、幅方向の両側に希釈塩水の流れ方向に沿って配置された保持板38と、電解槽1 内の下部で保持板38間に略平行に配置された整流板39とを備え、潜り板34、溢流板35、電極板37を保持板38、整流板39のスリット40,41 に挿入しているので、希釈塩水及び電解ガスの乱れを防止できると共に、電解ガスを次亜液からスムーズに分離でき、しかもコンパクトで長期間に亘って高能率で安定的に運転できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を示す次亜液生成用の塩水電解装置の構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態を示す電解槽の断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態を示す電解槽の横断面である。
【図４】図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図５】本発明の第１実施形態を示す電解槽の側面図である。
【図６】本発明の第１実施形態を示す電解槽の正面図である。
【図７】本発明の第１実施形態を示す電解槽の平面図である。
【図８】本発明の第２実施形態を示す電解槽の断面図である。
【符合の説明】
１    電解槽
５      槽本体
６      蓋体
７  〜１１    下向流路
１２〜１５    上向流路
１７        電極ユニット
３４    潜り板
３５    溢流板
３６    ガスゾーン
３７    電極板
３８    保持板
３９    整流板
４０，４１      スリット
【図１】
0003597619.tif 000002
【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】
0003597619.tif 000009