(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多孔形状の陽極を配した陽極室と、多孔形状の陰極を配した陰極室と、前記陽極室と前記陰極室を隔てる陽イオン交換膜からなる隔膜とを備える電解槽を有し、前記隔膜の外周部と前記陰極との間に前記電解槽からの液漏れを防ぐシール部材が介在し、前記陰極室においてアルカリ性電解水を生成する電解水製造装置において、
前記陽極室に供給される電解質水溶液を保持するタンクと、
前記タンクから前記電解質水溶液を前記陽極室に循環供給する循環供給手段と、
を備え、
前記陽極室内の圧力を前記陰極室内の圧力よりも高くして前記隔膜の前記陰極への密着状態を保持することを特徴とする、電解水製造装置。
【請求項２】
前記陰極は、前記シール部材の厚みに対応して突出して形成された接液部を有し、前記シール部材の内周に前記接液部が嵌合する請求項１に記載の電解水製造装置。
【請求項３】
前記循環供給手段は、前記タンクを前記陽極室に接続する供給配管と、前記供給配管に設けられ前記電解質水溶液を給送するポンプと、前記陽極室から前記タンクに前記電解質水溶液を戻す排出配管と、前記排出配管に設けられた絞り手段とを備え、前記絞り手段を液が通過するときに発生する圧力によって前記陽極室内の圧力が前記陰極室内の圧力よりも高く維持される、請求項１または２に記載の電解水製造装置。
【請求項４】
前記電解質水溶液の導電率が１Ｓ／ｍ以上である、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電解水製造装置。
【請求項５】
前記陽極と前記隔膜の間に設けられて前記隔膜および前記陽極に当接し、前記隔膜を前記陰極に向けて押さえる第１の支持体を有する、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電解水製造装置。
【請求項６】
前記陰極室に設けられ前記陰極に当接する第２の支持体と、前記陽極室に設けられ前記陽極に当接する第３の支持体とを備え、前記第１の支持体の前記隔膜に対する当接位置と前記第３の支持体の前記陰極に対する当接位置とが重なり合わない、請求項５に記載の電解水製造装置。
【請求項７】
前記第１の支持体は、１対の側面がそれぞれ隔膜と陽極に当接して前記陽極室内での流れ方向に延びる複数本の棒部材を備え、前記第２の支持体は、側面が前記陰極に当接して前記陰極室内での流れ方向に延びる複数本の棒部材を備え、前記第３の支持体は、側面が前記陽極に当接して前記陽極室内での流れ方向に延びる複数本の棒部材を備える、請求項６に記載の電解水製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電解質を含む水溶液を電気分解して電解水を製造する装置に関し、特に、電解槽として２室型の有隔膜電解槽を用い、陽極室に電解質溶液を循環供給してアルカリ性電解水を生成する電解水製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電解質として炭酸水素ナトリウム（ＮａＨＣＯ3）、炭酸カリウム（Ｋ2ＣＯ3）などのアルカリ金属イオンを含有する塩を用いた水溶液を電解することによって、電解槽の陰極側からはアルカリ性電解水が得られる。アルカリ性電解水は、水酸化物イオンを多量に含んで強いアルカリ性を示すため、油分やたんぱく質を含む汚れに対して強い洗浄力を有するほか、鉄など一部の金属に対して防錆効果があることが知られている。そのため、アルカリ性電解水は、特に金属加工業などの現場での使用が期待されている。アルカリ性電解水の生成に際し、電解質としてアルカリ金属の炭酸塩や炭酸水素塩（重炭酸塩）を用いると、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）などのハロゲン化物を電解質として用いた場合と異なり、電解槽での陽極反応において塩素などの腐食性や毒性を有するガスを発生しない。
【０００３】
アルカリ性電解水を製造する方法としては、特許文献１に記載されるように、イオン交換機能を有する隔膜を使用して電解槽を陰極室及び陽極室に区分した２室型の有隔膜電解槽を用いる方法がある。陰極室には陰極が備えられ、陽極室には陽極が備えられ、隔膜によって陰極室と陽極室とが仕切られている。このような電解槽を用いた電解水製造装置では、陽極室に対して高濃度の電解質水溶液を循環させることで、隔膜を介して陰極室にそれぞれ陽イオンを安定して供給することが可能となり、陰極室において安定してアルカリ性電解水を生成することが可能となる。その際、陰極室には、電解質を含ませていない原水が、外部に供給されたアルカリ性電解水に見合うだけ供給される。
【０００４】
隔膜としては、一般に、高分子材料からなるイオン交換膜が使用され、そのような膜はたわみ易く容易に変形する。２室型の電解槽では１枚の隔膜の両側に電極が配置されるため、電極によって隔膜を挟持することは可能である。しかしながら実際には、陽極室や陰極室からの液漏れを防ぐ必要があり、また、隔膜は陽極室と陰極室との間での溶液の接触を防ぐ機能を有する必要があるから、電解槽の陽極室側の構造体と隔膜の外周部の間、及び、陰極室側の構造体と隔膜の外周部との間には、ガスケットやＯ−リングといったシール部材が配置される。陽極及び陰極は、それぞれ陽極室側の構造体及び陰極室側の構造体に取り付けられる。そのため、シール材が厚みを有することによって生ずる隙間や、電極（陽極及び陰極）の傾きなどによって、隔膜と電極と完全に密着させることは難しい。陽極室や陰極室において、隔膜と電極との間に隙間ができて両者間の距離が大きくなると、導電率の低い原水などがその隙間に流れ込んで電気抵抗が生ずることとなり、電解電圧の上昇や電解効率の低下がもたらされるほか、電極や隔膜の劣化を早めるおそれがある。したがって、有隔膜式の電解槽を有する電解水製造装置を長期にわたり安定して運転させるためには、隔膜と電極とを密着させた状態で固定することが必要である。なお、隔膜と電極を密着させて電解水を製造する際には、陰極室と陽極室との間でのイオンの移動を阻害しないために、電極としては多孔形状のもの、例えば、パンチングメタルによるものやメッシュ状のものが使用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−４２０２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
有隔膜式電解槽を用いる電解水製造装置では、電解効率を向上させ、隔膜の寿命を長くし、長期間にわたって安定して電解水生成を行うためには、隔膜と電極との密着性を安定して保持する必要があり、隔膜に大きな負荷を与えずに密着性を保持する有効な手法が求められている。
【０００７】
本発明の目的は、２室型の有隔膜式の電解槽を用いてアルカリ性電解水を生成する電解水製造装置であって、隔膜に大きな負荷をかけることなく電極と隔膜の密着性を保持することができ、長期間にわたる安定運転が可能な電解水製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の電解水製造装置は、多孔形状の陽極を配した陽極室と、多孔形状の陰極を配した陰極室と、陽極室と陰極室を隔てる陽イオン交換膜からなる隔膜とを備える電解槽を有し、隔膜の外周部と陰極との間に電解槽からの液漏れを防ぐシール部材が介在し、陰極室においてアルカリ性電解水を生成する電解水製造装置において、陽極室に供給される電解質水溶液を保持するタンクと、タンクから電解質水溶液を陽極室に循環供給する循環供給手段と、を備え、陽極室内の圧力を陰極室内の圧力よりも高くして隔膜の陰極への密着状態を保持することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、陽極室内の圧力を陰極室内の圧力よりも高くすることにより、隔膜の外周部と陰極室との間にシール部材が介在する場合であっても、隔膜及び各電極に対する負荷を低減させつつ隔膜を陰極に密着させることができて電解の効率を向上させることができる。また、変形の繰り返しによる隔膜の劣化を防ぐことができる。これらにより、２室型の有膜式電解槽を有する電解水製造装置を長期にわたり安定して運転させることができる、という効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の一形態の電解水製造装置の構成を示す図である。
【図２】（ａ），（ｂ）は、それぞれ、シール部材の表面との段差が生じないように形成された陰極の断面図と上面図である。
【図３】本発明の別の実施の形態の電解水製造装置の構成を示す図である。
【図４】隔膜に当接する支持体を示す斜視図である。
【図５】各電極及び隔膜を保持する支持体の配置を示す平面図である。
【図６】図５に示した支持体の斜視図である。
【図７】実施例１、参考例１及び比較例１−１，１−２における陰極室の圧力と電極間電圧の関係を示すグラフである。
【図８】実施例２及び比較例２−１，２−２における陰極室の圧力と電極間電圧の関係を示すグラフである。
【図９】陽極室に供給される電解質溶液の導電率と電極間電圧との関係を示すグラフである。
【図１０】図９に示した関係を炭酸水素ナトリウムの濃度により示したグラフである。
【図１１】電解質として炭酸カリウム溶液を用いた仮定して図９に示した関係を炭酸カリウムの濃度に換算したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１２】
図１に示す本発明の実施の一形態の電解水製造装置は、アルカリ性電解水を生成する２室型の有隔膜式の電解槽１を備えている。電解槽１は、陽極１２を配した陽極室１１と、陰極１４を配した陰極室１３とを備えている。陽極室１１と陰極室１３との間は、陽イオン交換膜からなる隔膜１５によって仕切られている。陽極室１１及び陰極室１３は、いずれも、例えば、隔膜１５が配置されるべき位置に開口を有する略直方体の容器状の構造体として形成されており、電解槽１は、陽極室１１側の構造体の開口面（例えばフランジ面）と陰極室１３側の構造体の開口面とによって隔膜１５を挟み込んだ構造を有している。隔膜１５によって陽極室１１と陰極室１３とが完全に仕切られ、かつ、電解槽１からの液漏れが生じないように、陽極室１１側の開口面と隔膜１５の外周部との間には、ガスケットあるいはＯ−リングなどのシール部材１６が配置されており、同様に、陰極室１３側の開口面と隔膜１５の外周部との間にもシール部材１７が配置されている。シール部材１６，１７の厚みは、例えば、０．１ｍｍ〜１ｍｍ程度のものである。図示していないが、外部の直流電源により、陽極１２が正（＋）に陰極１５が負（−）となるように直流電圧が印加されるようになっている。
【００１３】
陽極１２及び陰極１４は、多孔形状の板状電極として構成されるものであって、例えば、金属メッシュ、パンチングメタルなどからなる。陽極１２は、その隔膜１５側の表面が陽極室１１の開口面によって形成される平面上にあるように陽極室１１内に配置され、同様に、陰極１４は、その隔膜１５側の表面が陰極室１３の開口面によって形成される平面上にあるように陰極室１３内に配置されている。後述するように本実施形態では、隔膜１５が陰極１４の表面に対して密着するように構成されている。しかしながらシール部材１７があるので、隔膜１５はシール部材１７の厚さの分だけたわんで陰極１４に密着することになる。その分、陽極１２と隔膜１５との間には隙間が生じている。
【００１４】
陽極室１１に対して炭酸水素ナトリウム溶液、炭酸水素カリウム（ＫＨＣＯ3）溶液などの電解質溶液を供給するために電解質溶液貯留タンク３が設けられており、電解質溶液貯留タンク３からポンプ４により供給配管５を介して電解質溶液は陽極室１１の下端に供給され、陽極室１１の上端から排出配管６を経て電解質溶液貯留タンク３に戻されるようになっている。すなわち、供給配管５に設けられたポンプ４によって陽極室１１と電解質溶液貯留タンク３との間で電解質溶液が循環供給されることとなり、陽極室１１内では電解質溶液は下から上へと流れる。電解質溶液貯留タンク３には、常時、高濃度の電解質溶液が貯留されている。例えば、循環する電解質溶液を飽和溶液とするために、電解質溶液貯留タンク３には固形状の電解質（例えば固体の炭酸水素ナトリウム）を投入しておいてもよい。電解質溶液としては、上記の炭酸水素ナトリウム溶液及び炭酸水素カリウム溶液のほか、例えば、炭酸ナトリウム（Ｎａ2ＣＯ3）溶液あるいは炭酸カリウム溶液など、各種のアルカリ金属炭酸塩溶液やアルカリ金属炭酸水素塩溶液などを用いることができる。
【００１５】
陰極室１３には、その下端から、純水や軟化器で処理した軟水など、硬度成分を含まない水を原水として供給する。カルシウムやマグネシウムなどの硬度成分を含まない水を原水として供給するのは、ｐＨが高いアルカリ性電解水中で硬度成分がスケールとして析出するのを防ぐためである。電解反応により陰極室１３で生成したアルカリ性電解水は、陰極室１３の上端から外部に供給されるようになっている。したがって、この電解水製造装置では、陽極室１１及び陰極室１３のいずれにおいてもその内部での水の流れも下から上に向かう方向となっている。
【００１６】
この電解水製造装置では、ポンプ４により電解質溶液を陽極室１１に循環させつつ陰極室１３に原水を供給し、陽極１２と陰極１４との間に直流電圧を印加することによって、陽極室１１内の陽イオンが隔膜１５を介して陰極室１３側に移動する。その結果、電解水生成に関する公知の反応により、陰極室１３からはアルカリ性電解水が得られることになる。
【００１７】
本実施形態の電解水製造装置では、陽極室１１内の圧力を陰極室１３よりも高く設定することで、隔膜１５である陽イオン交換膜を陰極１４側に押し付けて密着させ、隔膜１５と陰極１４との間での電圧降下の発生を防止し、電解の効率を向上させる。陽極室１１内の圧力を上げるために、排出配管６には、圧力調整用のニードル弁７が設けられている。ニードル弁７は、配管に設けられて流量に応じた圧力差を発生する絞り手段として機能するものである。ポンプ４での吐出量とニードル弁７の開度とを調整することにより陽極室１１内の圧力を制御できるから、陰極室１３内での圧力変動を考慮して陽極室１１内の圧力を設定することによって、陽極室１１内の圧力を陰極室１３内の圧力よりも高くすることができる。隔膜１５がたわんで陰極１４の表面に密着した結果、隔膜１５と陽極１２の表面との間に隙間が形成されてこの隙間内に電解質溶液が入り込むことになるが、陽極室１１内の電解質溶液は陰極室１３内の原水に比べて導電率が著しく高いので、後述の実施例３で示すように、隔膜１５と陽極１２の表面の間で発生する電圧降下は微々たるものであり、電解効率を低下させない。
【００１８】
陽極室１１内の圧力を陰極室１３内の圧力よりも高くする手法としては、上述した排出配管６にニードル弁や絞りを設けるもののほか、陽極室１１を出た後の電解質溶液の出口を電解槽１よりも高い位置で大気に開放し、電解槽１と電解質溶液出口との高低差の分だけの水頭圧が陽極室１１に加わるような方法を用いることができる。
【００１９】
ところで、図１に示した構成では、ガスケットなどのシール部材１７の分だけ隔膜１５をたわませて隔膜１５を陰極１４の表面に密着させている。この場合、陰極１４の接液部（すなわち陰極１４の隔膜１５側の表面であってシール部材１７によって覆われない部分）であってシール部材１７の近傍の位置（すなわち接液部の外縁部）では、隔膜１５と陰極１４とが十分に密着しないおそれがあり、また、たわませたことの影響が隔膜１５に及ぶおそれもある。そこで、陰極１４として、シール部材１７の厚さの分だけ接液部が押し出されて形成され、それにより、接液部の周囲に対してシール部材１７がフィットして、シール部材１７の隔膜１５側の表面と接液部の表面との間に段差が生じないようにしたものを使用することもできる。図２は、そのような陰極１４の構造を示すものであって、（ａ）は断面図であり、（ｂ）は平面図である。陰極１４は略長方形の板状の部材として設けられており、直流電源との電気的な接続のためにタブ状の給電端子１４ａを備えている。陽極室１１と陰極室１３との間のイオンの移動を妨げないように、陰極１４には多数の孔部１４ｂが形成されている。接液部１４ｃに対応して陰極１４はシール部材１７の厚みの分だけ厚く形成されており、これによって、シール部材１７の内周面に接液部１４ｃがぴったりと嵌まり込み、シール部材１７の表面と接液部１４ｃの表面との間に段差が生じないようになる。このような陰極１４を用いると、陽極室１１内の圧力を陰極室１３内の圧力を高めることにより、隔膜１５がたわまないでぴったりと陰極１４の接液部１４ｃの表面に密着することとなる。これにより、隔膜１５に機械的なストレスを加えることなく、隔膜１５と陰極１４との間で生じる電圧をさらに低下させることができるようになる。
【００２０】
以上説明した電解水製造装置では、陽極室１１内を陰極室１３内よりも高い圧力として隔膜１５を陰極１４の表面に密着させている。しかしながら、陰極室１１からのアルカリ性電解水の供給先の変更などにより、陰極室１３内の方が陽極室１１内よりも圧力が高くなる場合がある。そのような場合においても電解槽１への負荷を低減するため、隔膜１５を陰極１４に当接させる支持体を陽極室１１内に設け、隔膜１５を陰極１４により確実に密着させるようにすることもできる。図３はこのような支持体を設けた電解水製造装置を示している。図３に示したものでは、陽極１２と隔膜１５とに当接する支持体２０を設けけ、隔膜２５と陰極１４との密着性を維持するようにしている。支持体２０を設ける空間を確保するために、陽極１２は、図１に示したものに比べ、陽極室１１の内部方向に後退して設けられている。図４は、支持体２０の構成を示している。図４においては、支持体２０と隔膜１５との位置関係を明示するために、陽極１２については点線で示して陽極１２によって隠れるべき部分も図示されるようにしている。支持体２０は、陽極室１１内における水の流れを阻害しないように、電解槽１内で上下方向（すなわち水の流れ方向）に延びて対向する２側面がそれぞれ陽極１２及び隔膜１５に当接する角柱状の複数本の角棒部材２１と、これらの複数本の角棒部材２１に対して垂直に交わる丸棒部材２２によって構成されている。
【００２１】
さらに、陽極１２や陰極１４のたわみや傾きを抑えるために、陽極１２自体を保持する支持体や陰極１４自体を保持する支持体をそれぞれ陽極室１１や陰極室１３内に設けてもよい。図５は、陽極１２と隔膜１５との間に設けられる支持体２０の他に、陽極１２自体を保持する支持体２３と、陰極１４自体を保持する支持体２４を電解槽１内に備えた構成を示す平面図であり、図６は支持体２０，２３，２４を示す斜視図である。支持体２３は、陽極１２をその隔膜１５に面しない方の面から保持するものであり、図４に示した支持体２０と同様に、陽極室１１内での水の流れ方向に延びて側面が陽極１２に当接する複数本の角棒部材２１と、これらの複数本の角棒部材２１に対して垂直に交わる丸棒部材２２によって構成されている。陽極１２は、支持体２０と支持体２３とによって挟まれることになる。陰極室１３内にあって陰極１４を保持する支持体２４は、陰極１４をその隔膜１５に面しない方の面から支持するものであり、支持体２３と同じ形状のものであって、陰極室１３内での水の流れ方向に延びて側面が陰極１４に当接する複数本の角棒部材２１と、これらの複数本の角棒部材２１に対して垂直に交わる丸棒部材２２によって構成されている。これにより、陰極１４及び隔膜１５は、支持体２０と支持体２４とによって挟まれることになる。ここで重要なことは、隔膜１５に対して過度の負荷をかけないように、隔膜１５側の支持体２０における角棒部材２１の位置と陰極１５側の支持体２４における角棒部材２１の位置とが重なりあわないようにすることであり、図示したものでは、角棒部材２１の位置は互い違いとなっている。
【００２２】
上述した各支持体２０，２３，２４は、電解質溶液や電解水に対して耐食性を有する材料で構成される。例えば、塩化ビニル樹脂によって支持体は構成される。このような支持体は、電解槽からは分離可能なように構成されてもよいし、電解槽に対して直接接着されていてもよいし、あるいは電解槽と一体となった形状のものであってもよい。
【００２３】
ここで示している例では、例えばニードル弁７を設けることによって陽極室１１内の圧力の方が陰極室１３内の圧力より高くなるようにしているので、支持体２０は、隔膜１５を強く陰極１４に押圧するものである必要はなく、各電極及び隔膜１５に軽く当接する程度のものでよい。
【実施例】
【００２４】
次に、上述した電解水製造装置を実際に製作し、アルカリ性電解水を製造した例について説明する。
【００２５】
《実施例１》
（１）陽イオン交換膜
隔膜１５に用いる陽イオン交換膜として、フッ素系陽イオン交換膜（デュポン製ナフィオンＮ−４２４、厚さ１８３μｍ）を縦１２ｃｍ、横１１ｃｍに切断したものを使用した。
【００２６】
（２）電解水製造装置
上記の陽イオン交換膜を隔膜として用いて、図１に示した構成の電解水製造装置を作製した。陽極１２としては、チタン基板に酸化イリジウムと白金を被覆したパンチングメタル形状の電極を選定し、陰極１４としては、チタン基板に白金を被覆したパンチングメタル形状の電極を使用した。各電極は、有効面積が１００ｃｍ2で、開口率が４７．２％となるように表面に直径３ｍｍの孔を有している。陰極１４に密着するように隔膜１５を配設し、電解槽１内を仕切ることで２槽式の電解槽を作製した。なお陽極１２と隔膜１５との間のシール部材１６として、また、陰極１４と隔膜１５との間のシール部材１７として、それぞれ、厚さ０．５ｍｍのガスケットを配設した。ガスケットは、ＥＰＤＭ（エチレン・プロピレン・ジエンモノマー）ゴムからなる。シール部材１７としてこのようなガスケットを設けたことにより、隔膜１５がたわんでいない状態では、隔膜１５と陰極１４の表面との間にはガスケットの厚さの分だけの空隙が生じることになるので、陽極室１１と陰極室１３との間の圧力差によって隔膜１５をたわませて、隔膜１５を陰極１４の表面に密着させるようにした。陽極室１１と陰極室１３の容積は各々１００ｃｍ3とした。
【００２７】
陽極室１１に供給される電解質として飽和炭酸水素ナトリウム水溶液を用いることとし、陽極室１１には、電解質溶液貯留タンク３内の炭酸水素ナトリウム水溶液を陽極室１１の下部から上部へ通液するための供給配管５と排出配管６とを接続した。陽極室１１に対し、ポンプ４によって電解質溶液を５Ｌ／分で循環通水した。このときの陽極室１１の出口における水圧は１６ｋＰａであるようにした。陰極室１３には、純水を流速１Ｌ／分で通水した。この状態で電解電流を１４Ａとする定電流電解を行い、電解中に陰極室１３出口における圧力を３，６，８，１０，１２，１４ｋＰａと変化させた。陰極室１３の出口圧力変更から３分後の電解電圧として１秒間間隔で１分間計測し、平均値を算出した。ここでいう電解電圧とは、電解電流を流している状態での陽極１２と陰極１４との電極間電圧のことである。結果を図７に示す。陰極室１３の出口の圧力を３〜１４ｋＰａに変動させたときも、陽極室１１内の圧力が陰極室１３内の圧力よりも高い状態が保たれており、電解電圧は５．２Ｖで安定していた。
【００２８】
《比較例１−１，１−２》
実施例１と同様の電解水装置装置において、陽極室１１の出口の圧力を３ｋＰａ（比較例１−１）および１０ｋＰａ（比較例１−２）としたときに、実施例１と同様の実験を行い、電解電圧を測定した。結果を図７に示す。比較例１−１，１−２では、陰極室１３の出口の圧力が陽極室１１の出口の圧力を超えたところから電解電圧が上昇を始めた。特に、陰極室１３の出口の圧力が１４ｋＰａとなったとき、陽極室１１の出口圧力が３ｋＰａの条件では１１．０Ｖ、１０ｋＰａの条件では９．８Ｖまで電解電圧が上昇した。実施例１では陰極室１３内の圧力を変動させたときも安定して５．２Ｖ程度の電解電圧を保っていたことから、電解時の陽極室１１の圧力を陰極室１３の圧力よりも高く保つことで、電解槽１にかかる負荷を大幅に低減できることが示された。
【００２９】
《実施例２》
実施例１に示した電解水製造装置において、図２に示したように接液部が０．５ｍｍだけ隔膜１５側にせり出した構造の陰極１４を使用して、実施例１と同様の実験を行った。結果を図８に示す。せり出し量の０．５ｍｍは、シール部材１７の厚さと同じ値であり、これにより、隔膜１５はたわむことなく陰極１４の表面に密着できることになる。実施例２においても陰極室１４出口の圧力を３〜１４ｋＰａの範囲で変動させたときに、電解電圧は４．６Ｖで安定していた。この４．６Ｖという電解電圧は実施例１の場合よりも低く、隔膜１５をたわませることなく陰極１４の表面に密着させることによって、さらに電解効率が向上することがわかる。
【００３０】
《比較例２−１，２−２》
実施例２と同様の電解水装置装置において、陽極室１１の出口の圧力を３ｋＰａ（比較例２−１）および１０ｋＰａ（比較例２−２）としたときに、実施例２と同様の実験を行い、電解電圧を測定した。結果を図８に示す。比較例２−１，２−２では、陰極室１３の出口の圧力が陽極室１１の出口の圧力を超えたところから電解電圧が上昇を始めた。特に、陰極室１３の出口の圧力が１４ｋＰａとなったとき、陽極室１１の出口圧力が３ｋＰａの条件では８．３Ｖ、１０ｋＰａの条件では７．１Ｖまで電解電圧が上昇した。実施例２では陰極室１３内のの圧力を変動させたときも安定して４．８Ｖ程度の電解電圧を保っていたことから、ここでも、電解時の陽極室１１の圧力を陰極室１３の圧力よりも高く保つことで、電解槽１にかかる負荷を大幅に低減できることが示された。
【００３１】
《参考例１》
隔膜１５を陰極１４に当接させる支持体を設けたときの電解電圧を検討した。図３及び図４に示す支持体２０を陽極１２と隔膜１５との間に導入し、陽極室１１の出口における圧力を３ｋＰａとした条件で実施例１と同様の試験を行った。結果を図７に示す。陰極室１３の出口の圧力を３〜１４ｋＰａに変動させたとき、電解電圧は６．２Ｖ〜６．９Ｖの間で変化した。ここでは、陽極室１１内の圧力が陰極室１３内の圧力よりも高い、という条件は満たされていないが、比較例１−１と比較すると、支持体を導入することによって、電解電圧の上昇を抑えられることがわかる。
【００３２】
《実施例３》
本発明に基づく電解水製造装置では、陽極と隔膜との密着状態は保証されず、陽極と隔膜との隙間に進入した電解質溶液による電圧降下の影響が懸念されるところである。そこで、  陽極室１１に供給される電解質水溶液の導電率と電解電圧との関係を調べた。実施例１と同様の電解水製造装置を使用し、電解質溶液における炭酸水素ナトリウムの濃度を変化させることによって電解質溶液の導電率を変化させて、電解電圧を測定した。陽極室１１の出口における圧力は１６ｋＰａとし、陰極室１３の出口における圧力は３ｋＰａとした。流量等の条件は実施例１と同じにした。結果を図９に示す。また、導電率の代わりに炭酸水素ナトリウムの質量濃度を用いて表した結果を図１０に示す。電解質として炭酸水素ナトリウムはなく炭酸カリウムを用いたと仮定して炭酸カリウムの重量濃度に換算した結果を図１１に示す。図９より、電解質溶液の導電率がおおよそ２Ｓ／ｍ以上であれば導電率によらずに一定の電解電圧を示すことがわかった。また、多少の電解電圧の上昇はあるとしても、導電率が１Ｓ／ｍ以上であれば、その上昇は許容できて実用的であると考えられる。なお、導電率２Ｓ／ｍは、炭酸水素ナトリウム濃度であれば約６．１質量％、炭酸カリウム濃度であれば約３．２質量％、導電率１Ｓ／ｍは、炭酸水素ナトリウム濃度であれば約２．７質量％、炭酸カリウム濃度であれば約１．４質量％に相当する。
【符号の説明】
【００３３】
１    電解槽
３    電解質溶液貯留タンク
４    循環ポンプ
５    供給配管
６    排出配管
７    ニードル弁
１１    陽極室
１２    陽極
１３    陰極室
１４    陰極
１４ａ    給電端子
１４ｂ    孔部
１４ｃ    接液部
１５    隔膜
１６，１７    シール部材
２０，２３，２４    支持体
２１    角棒部材
２２    丸棒部材
【図１】
0005830430.tif 000002
【図２】
0005830430.tif 000003
【図３】
0005830430.tif 000004
【図４】
0005830430.tif 000005
【図５】
0005830430.tif 000006
【図６】
0005830430.tif 000007
【図９】
0005830430.tif 000008
【図１０】
0005830430.tif 000009
【図１１】
0005830430.tif 000010
【図７】
0005830430.tif 000011
【図８】
0005830430.tif 000012