(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオン透過能を有する一対の隔膜にて内部を中間室および同中間室の両側に位置する第１，第２側室に区画形成された電解槽と、前記第１側室に配設された陽極と、前記第２側室に配設された陰極と、前記中間室に配設された第２の陽極を有し、前記中間室に供給される食塩水を前記陽極と前記陰極間で電解する主電解工程と、前記第２の陽極と前記陰極間で電解する副電解工程を備えていることことを特徴とする電解水生成装置。
【請求項２】
イオン透過能を有する一対の隔膜にて内部を中間室および同中間室の両側に位置する第１，第２側室に区画形成された電解槽と、前記第１側室に配設された陽極と、前記第２側室に配設された陰極と、前記第１側室にて前記陽極に対して直列的に配設された第２の陰極と、前記中間室にて前記第２の陰極に対向して配設された第２の陽極を有し、前記中間室に供給される食塩水を前記陽極と前記陰極間で電解する主電解工程と、前記第２の陽極と前記第２の陰極間で電解する副電解工程を備えていることことを特徴とする電解水生成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、次亜塩素酸、次亜塩素酸ナトリウム等を主要成分として含有して殺菌作用、消毒作用を有する電解水を生成するための電解水生成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
次亜塩素酸、次亜塩素酸ナトリウム等を主要成分として含有して殺菌作用、消毒作用を有する電解水を生成するための電解水生成装置の一形式として、特公平７−８７６８号公報に示されているように、電解槽内を隔膜にて区画して形成された一対の隔室にそれぞれ電極を配置して陽極室と陰極室とを構成し、これら両電極室に供給される希薄食塩水を両電極間で電解する電解水生成装置がある。当該電解水生成装置においては、陽極室内で生成される陽極室側生成水が主として次亜塩素酸を含む酸性水であり、また陰極室内で生成される陰極室側生成水がアルカリ性水である。
【０００３】
ところで、当該電解水生成装置においては、両電極室に供給される希薄食塩水が未電解の状態で電解水とともに流出されるものであるため、多くの食塩が無駄に消費されることになる。また、当該電解水生成装置においては、無駄に消費される食塩をできるだけ少なくすべく希薄食塩水が採用されることから、電気伝導度が低くて電解効率が悪く消費電力の増大を招くという問題がある。これらの問題に対処すべく、特開平７−１５５７６０号公報には、上記した希薄食塩水より高濃度の食塩水を採用して、電解時にこの高濃度の食塩水を循環して使用可能とすることにより、食塩の無駄を減少させるとともに電解効率を高めて消費電力の低減を図った電解水生成装置が提案されている。
【０００４】
当該電解水生成装置は、イオン透過能を有する一対の隔膜にて内部を中間室および同中間室の両側に位置する第１，第２側室に区画形成された電解槽と、第１側室に配設された陽極と、第２側室に配設された陰極を有し、中間室に供給される高濃度の食塩水を陽極と陰極間で電解するように構成したものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、当該電解水生成装置においては、中間室に供給された高濃度の食塩水は電解時にはイオン化されて、中間室中の陰イオンが隔膜を透過して第１側室へ移動して同側室では主として塩素イオンが電解されるとともに、中間室中の陽イオンが隔膜を透過して第２側室へ移動して主として水素イオンが電解される。このため、中間室では電解が進行するにしたがってナトリウムイオンが漸次滞留して、中間室内の生成水のアルカリ性が増大する。
【０００６】
この結果、中間室内の生成水中に存在する微量のカルシウムイオン、マグネシウムイオン等が水酸化物や炭酸塩等の不溶性物質となって徐々に析出する。これらの不溶性物質はスケールとして隔膜の細孔を目詰りさせるとともに、各電極に付着して電解効率を低下させ、また各管路の内面に付着して管路抵抗を増大させるという問題を引き起こす。
【０００７】
従って、本発明の目的は、上記した一対の隔膜にて区画形成された中間室、および両側室を備えた形式の電解水生成装置において、中間室でのスケールの発生を防止し、または抑制することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は電解水生成装置に関し、本発明の第１の発明は、イオン透過能を有する一対の隔膜にて内部を中間室および同中間室の両側に位置する第１，第２側室に区画形成された電解槽と、前記第１側室に配設された陽極と、前記第２側室に配設された陰極と、前記中間室に配設された第２の陽極を有し、前記中間室に供給される食塩水を前記陽極と前記陰極間で電解する主電解工程と、前記第２の陽極と前記陰極間で電解する副電解工程を備えていることことを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明の第２の発明は、イオン透過能を有する一対の隔膜にて内部を中間室および同中間室の両側に位置する第１，第２側室に区画形成された電解槽と、前記第１側室に配設された陽極と、前記第２側室に配設された陰極と、前記第１側室にて前記陽極に対して直列的に配設された第２の陰極と、前記中間室にて前記第２の陰極に対向して配設された第２の陽極を有し、前記中間室に供給される食塩水を前記陽極と前記陰極間で電解する主電解工程と、前記第２の陽極と前記第２の陰極間で電解する副電解工程を備えていることことを特徴とするものである。
【００１０】
【発明の作用・効果】
本発明の第１の発明に係る電解水生成装置においては、中間室へ高濃度の食塩水が供給されるとともに、各側室へは水または希薄食塩水が供給された状態で運転が開始される。中間室に供給された高濃度の食塩水は、第１側室の陽極と第２側室の陰極間での主電解工程と、中間室の第２の陽極と第２側室の陰極間での副電解工程とにより電解される。
【００１１】
しかして、主電解工程においては、中間室に供給された高濃度の食塩水中の陰イオンは第１側室へ移動し、陽極表面では主として塩素イオンが塩素になって次亜塩素酸として溶解するとともに酸素が発生し、第１側室では酸性水が生成される。また、中間室の高濃度の食塩水中の陽イオンは第２側室へ移動し、陰極表面では主として水素イオンが水素になって発生し、第２側室ではアルカリ性水が生成される。一方、副電解工程では、中間室が陽極室に第２側室が陰極室になって、中間室では塩素と酸素が発生し、塩素が水中に溶解して中間室の生成水を酸性側へ移行させる。
【００１２】
このため、当該電解水生成装置においては、副電解工程での電解の程度を調整することにより、中間室での生成水を酸性側へ移行させることができる。副電解工程での電解の程度を調整する手段としては、可変抵抗器を使用して主電解工程と副電解工程で付与する電気量を調整する手段、両側室へ供給する水または食塩水の流速、導電率により制御する手段、隔膜の種類を選定してイオン透過能を調整する手段等を採用することができる。
【００１３】
従って、当該電解水生成装置によれば、任意の運転条件を採用することにより、中間室での生成水をアルカリ性から酸性へ移行させることができて、アルカリ性に起因するスケールの発生を防止し、または抑制することができる。
【００１４】
また、本発明の第２の発明に係る電解水生成装置においても、中間室へ高濃度の食塩水が供給されるとともに、各側室へは水または希薄食塩水が供給された状態で運転が開始される。中間室に供給された高濃度の食塩水は、第１側室の陽極と第２側室の陰極間での主電解工程と、中間室の第２の陽極と第１側室の第２の陰極間での副電解工程とにより電解される。
【００１５】
しかして、主電解工程においては、中間室に供給された高濃度の食塩水中の陰イオンは第１側室へ移動し、陽極表面では主として塩素イオンが塩素になって次亜塩素酸として溶解するとともに酸素が発生し、第１側室内では酸性水が生成される。また、中間室の高濃度の食塩水中の陽イオンは第２側室へ移動し、陰極表面では主として水素イオンが水素になって発生し、第２側室ではアルカリ性水が生成される。
【００１６】
一方、副電解工程では、中間室が陽極室に第１側室が陰極室になって、中間室の生成水中の陽イオンが第１側室へ移動し、第２の陰極表面では主として水素イオンが水素になって発生し、第１側室の生成水をアルカリ性側へ移行させる。また、第１側室の生成水中の陰イオンは中間室へ移動し、第２の陽極表面では主とし塩素イオンが塩素になって次亜塩素酸として溶解するとともに酸素が発生し、中間室の生成水を酸性側へ移行されせる。
【００１７】
このため、当該電解水生成装置においては、副電解工程での電解の程度を調整することにより、中間室での生成水を酸性側へ移行させることができるとともに、第１側室の生成水のｐＨをアルカリ性側へ調整することができる。副電解工程での電解の程度を調整する手段としては、第１の発明に係る電解水生成装置と同様の手段を採用することができ、これにより、当該電解水生成装置によれば任意の運転条件を採用することによって、中間室での生成水をアルカリ性から酸性へ移行させて、アルカリ性に起因するスケールの発生を防止しまたは抑制することができるとともに、第１側室で生成される酸性水のｐＨを３〜７の範囲の任意の値に容易に調整することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下本発明を図面に基づいて説明するに、図１には本発明に係る電解水生成装置の一例が示されている。当該電解水生成装置は、電解槽１１、第１，第２隔膜１２ａ，１２ｂ、第１，第２陽極１３ａ，１３ｂ、陰極１４を備えている。各隔膜１２ａ，１２ｂはイオン透過能を有するもので、電解槽１１内に所定間隔を保持して配設されて、電解槽１１の内部を中間室１５ａ、および中間室１５ａの両側に位置する第１，第２側室１５ｂ，１５ｃに区画形成している。
【００１９】
かかる電解槽１１においては、中間室１５ａに連通する供給管路１１ａおよび流出管路１１ｂと、第１側室１５ｂに連通する供給管路１１ｃおよび流出管路１１ｄと、第２側室１５ｃに連通する供給管路１１ｅおよび流出管路１１ｆを備えており、第１側室１５ｂには第１陽極１３ａが配設され、第２側室１５ｃには陰極１４が配設され、かつ中間室１５ａには第２陽極１３ｂが配設されている。これら各陽極１３ａ，１３ｂおよび陰極１４は、互いに対向して位置している。
【００２０】
直流電源１６に対しては、第１陽極１３ａおよび第２陽極１３ｂは正極に接続され、かつ陰極１４は負極に接続されているとともに、第２陽極１３ｂと直流電源１６の接続回路には可変抵抗器１７が介装されている。これにより、第１陽極１３ａと陰極１４間に主電解工程が構成され、かつ第２陽極１３ｂと陰極１４間に副電解工程が構成される。
【００２１】
このように構成した当該電解水生成装置においては、中間室１５ａへ高濃度の食塩水が供給されるとともに、各側室１５ｂ，１５ｃへは水または希薄食塩水が供給された状態で運転が開始されるが、電解では電気伝導度が高い水溶液が有利であることから、各側室１５ｂ，１５ｃへは希薄食塩水を供給することが好ましい。中間室１５ａに供給された高濃度の食塩水は、第１側室１５ｂの第１陽極１３ａと第２側室１５ｃの陰極１４間での主電解工程と、中間室１５ａの第２陽極１３ｂと第２側室１５ｃの陰極１４間での副電解工程とにより電解される。
【００２２】
しかして、主電解工程においては、中間室１５ａに供給された高濃度の食塩水中の陰イオンは第１側室１５ｂへ移動し、第１陽極１３ａの表面では主として塩素イオンが塩素になって次亜塩素酸として溶解するとともに酸素が発生し、第１側室１５ｂでは酸性水が生成される。また、中間室１５ａの高濃度の食塩水中の陽イオンは第２側室１５ｃへ移動し、陰極１４の表面では主として水素イオンが水素になって発生し、第２側室１５ｃではアルカリ性水が生成される。一方、副電解工程では、中間室１５ａが陽極室で第２側室１５ｃが陰極室となって、中間室１５ａでは塩素と酸素が発生し、塩素が水中に溶解して中間室１５ａの生成水を酸性側へ移行させる。
【００２３】
このため、当該電解水生成装置においては、副電解工程での電解の程度を調整することにより、中間室１５ａの生成水を酸性側へ移行させることができる。副電解工程での電解の程度を調整する手段としては、可変抵抗器１７を使用して抵抗値を変更することにより、主電解工程と副電解工程で付与する電気量を調整する手段が採用される。従って、当該電解水生成装置によれば、任意の運転条件を採用することにより、中間室１５ａの生成水をアルカリ性から酸性側へ移行させることができて、中間室１５ａでのアルカリ性に起因するスケールの発生を防止し、または抑制することができる。
【００２４】
図２には、本発明に係る電解水生成装置の他の一例が示されている。当該電解水生成装置は、電解槽２１、第１，第２隔膜２２ａ，２２ｂ、第１，第２陽極２３ａ，２３ｂ、第１，第２陰極２４ａ，２４ｂを備えている。各隔膜２２ａ，２２ｂはイオン透過能を有するもので、電解槽２１内に所定間隔を保持して配設されて、電解槽２１の内部を中間室２５ａ、および中間室２５ａの両側に位置する第１，第２側室２５ｂ，２５ｃに区画形成している。
【００２５】
かかる電解槽２１においては、中間室２５ａに連通する供給管路２１ａおよび流出管路２１ｂと、第１側室２５ｂに連通する供給管路２１ｃおよび流出管路２１ｄと、第２側室２５ｃに連通する供給管路２１ｅおよび流出管路２１ｆを備えており、第１側室２５ｂには第１陽極２３ａと第２陰極２４ｂが直立的に配設され、第２側室１５ｃには第１陰極２４ａが配設され、かつ中間室２５ａには第２陽極２３ｂが配設されている。これら各電極のうち、第１陽極２３ａと第１陰極２４ａとは両隔膜２２ａ，２２ｂを挟んで互いに並列して対向し、かつ第２陽極２３ｂと第２陰極２４ｂとは第１隔膜２２ａを挟んで互いに並列して対向している。
【００２６】
当該電解水生成装置においては、直流電源としては２個の第１，第２電源２６ａ，２６ｂが採用されており、第１電源２６ａに対しては、第１陽極２３ａが正極に接続されているとともに、第１陰極２４ａが負極に接続され、また第２電源１６ｂに対しては、第２陽極２３ｂが正極に接続されているとともに、第２陰極２４ｂが負極に接続されている。これにより、第１陽極２３ａと第１陰極２４ａ間に主電解工程が構成され、かつ第２陽極２３ｂと第２陰極２４ｂ間に副電解工程が構成される。
【００２７】
このように構成した当該電解水生成装置においては、中間室２５ａへ高濃度の食塩水が供給されるとともに、各側室２５ｂ，２５ｃへは希薄食塩水が供給された状態で運転が開始される。中間室２５ａに供給された高濃度の食塩水は、第１側室２５ｂの第１陽極２３ａと第２側室２５ｃの第１陰極２４ａ間での主電解工程と、中間室２５ａの第２陽極２３ｂと第１側室２５ｂの第２陰極２３ｄ間での副電解工程とにより電解される。
【００２８】
しかして、主電解工程においては、中間室２５ａに供給された高濃度の食塩水中の陰イオンは第１側室２５ｂへ移動し、第１陽極２３ａの表面では主として塩素イオンが塩素になって次亜塩素酸として溶解するとともに酸素が発生し、第１側室２５ｂでは酸性水が生成される。また、中間室２５ａの高濃度の食塩水中の陽イオンは第２側室２５ｃへ移動し、第１陰極２４ａの表面では主として水素イオンが水素になって発生し、第２側室２５ｃではアルカリ性水が生成される。
【００２９】
一方、副電解工程では、中間室２５ａが陽極室に第１側室２５ｂが陰極室になって、中間室２５ａの第２陽極２３ｂと第１側室２５ｂの第２陰極２４ｂ間で電解が生じて、中間室２５ａの生成水中の陽イオンが第１側室２５ｂへ移動し、第２陰極２４ｂの表面では主として主として水素イオンが水素になって発生し、第１側室２５ｂの生成水をアルカリ性側へ移行させる。また、第１側室２５ｂの生成水中の陰イオンは中間室２５ａへ移動し、第２陽極２３ｂの表面では主とし塩素イオンが塩素になって次亜塩素酸として溶解するとともに酸素が発生し、中間室２５ａの生成水を酸性側へ移行されせる。
【００３０】
このため、当該電解水生成装置においては、副電解工程での電解の程度を調整することにより、中間室での生成水を酸性側へ移行させることができるとともに、第１側室２５ｂ内の生成水のｐＨをアルカリ性側へ調整することができる。副電解工程での電解の程度を調整する手段としては、両電源２６ａ，２６ｂとして適宜の電気容量のものを選定して、両電解工程に付与される電気量を調整することによりなされる。
【００３１】
これにより、当該電解水生成装置によれば任意の運転条件を採用することによって、中間室２５ａ内の生成水をアルカリ性から酸性側へ移行させてアルカリ性に起因するスケールの発生を防止しまたは抑制することができるとともに、第１側室２５ｂで生成される酸性水のｐＨを３〜７の範囲の任意の値に容易に調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電解水生成装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】本発明に係る電解水生成装置の他の一例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１１，２１…電解槽、１２ａ，１２ｂ，２２ａ，２２ｂ…隔膜、１３ａ，２３ａ…第１陽極、１３ｂ，２３ｂ…第２陽極、１４…陰極、２４ａ…第１陰極、２４ｂ…第２陰極、１５ａ，２５ａ…中間室、１５ｂ，２５ｂ…第１側室、１５ｃ，２５ｃ…第２側室、１６，２６ａ，２６ｂ…電源、１７…可変抵抗器。
【図１】
0003568290.tif 000002
【図２】
0003568290.tif 000003