(57)【要約】【課題】水素ガスを排気する必要を無くすることで、設置工事が容易で設置場所による制限を受け難い電解次亜塩素酸ナトリウム生成装置の提供。【解決手段】電解槽１内には水道水に高濃度食塩水が添加された電解液２が貯留されている。蓋体７の中央部には円筒状の通路９が突設され、通路９の上端には触媒容器１１が配設されている。触媒容器１１は、通路９を経て電解槽１と連通されている。触媒容器１１の側部外周には凹部１３が周状に形成され、凹部１３には内部と連通する連通孔１５が設けられ、凹部１３には多孔質セラミックスが周状に埋設されている。触媒容器１１の内部には触媒１９が充填された触媒室１８が形成されている。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
食塩水を電解槽にて電解して次亜塩素酸ナトリウムを生成させる電解次亜塩素酸ナトリウム生成装置において、電解に伴い発生する水素を酸素と反応させて水を生成させる触媒が充填された触媒容器と、該触媒容器に酸素又は空気を供給する手段とを備え、上記触媒容器と電解槽とが連結されてなることを特徴とする電解次亜塩素酸ナトリウム生成装置。
【請求項２】
上記触媒容器で生成した水を電解槽内に戻す手段を備え、上記触媒容器と上記水を電解槽内に戻す手段とが電解槽の上部に一体化して設けられてなる請求項１記載の電解次亜塩素酸ナトリウム生成装置。
【請求項３】
高濃度食塩水の貯留槽、高濃度食塩水の貯留槽より電解槽へ食塩水を供給する食塩水供給手段、及び電解槽へ水を供給する水供給手段を備える請求項１又は２記載の電解次亜塩素酸ナトリウム生成装置。
【請求項４】
上記触媒容器が気孔フィルタを備えてなり、該気孔フィルタにより上記触媒容器内部が外気と連通されてなる請求項１、２又は３記載の電解次亜塩素酸ナトリウム生成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電解次亜塩素酸ナトリウム生成装置に係わり、特に水素ガスを排気する必要を無くすることで、設置工事が容易で設置場所による制限を受け難い電解次亜塩素酸ナトリウム生成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、水道水等の原水に高濃度の食塩水を添加した被電解溶液を電気分解し、次亜塩素酸ナトリウムを含んだ溶液を生成する電解次亜塩素酸ナトリウム生成装置が知られている。この電解次亜塩素酸ナトリウム生成装置は、主として被電解溶液の入れられる電解槽、電気分解に必要な直流電源を供給する電源装置、原水に高濃度の食塩水を添加する高濃度食塩添加装置及び配管部から構成される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、電解槽では、電気分解によって陰極から水素ガスが発生する。この水素ガスの発生量は食品や医療用等業務用の電解次亜塩素酸ナトリウム生成装置の場合には比較的大きくなる。このため、従来は、電解槽で発生した水素ガスを空気中に十分量希釈させるための強制排気装置を別に配設していた。
【０００４】
また、この際には、強制排気装置のための配管を屋外まで施工する工事も必要となっていた。
更に、設置場所によっては屋外への配管施工ができなく、電解次亜塩素酸ナトリウム生成装置の設置が無理な場合もあった。
【０００５】
本発明はこのような従来の課題に鑑みてなされたもので、水素ガスを排気する必要を無くすることで、設置工事が容易で設置場所による制限を受け難い電解次亜塩素酸ナトリウム生成装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このため本発明（請求項１）は、食塩水を電解槽にて電解して次亜塩素酸ナトリウムを生成させる電解次亜塩素酸ナトリウム生成装置において、電解に伴い発生する水素を酸素と反応させて水を生成させる触媒が充填された触媒容器と、該触媒容器に酸素又は空気を供給する手段とを備え、上記触媒容器と電解槽とが連結されてなることを特徴とする。
【０００７】
触媒により、電気分解に伴い発生した水素ガスと酸素ガスを再結合させ水を生成させる。この際には、酸素ガスの不足分を補うため、酸素又は空気を触媒容器内に供給する。このことにより、水素ガスの反応率は上昇する。
以上により、水素ガスを空気中に希釈させる設備が不要となる。また、強制排気装置に付帯される配管を屋外まで施工する工事も不要となり、設置工事も簡便とすることができる。
【０００８】
また、本発明（請求項２）は、上記触媒容器で生成した水を電解槽内に戻す手段を備え、上記触媒容器と上記水を電解槽内に戻す手段とが電解槽の上部に一体化して設けられてなることを特徴とする。
【０００９】
触媒容器で生成した水を電解槽内に戻すことで、設備及び設置工事を簡素化することができる。生成された水を電解槽内に戻す手段を電解槽の上部に設けたことで、触媒容器で生成された水は電解槽に向けて自然落下される。
【００１０】
更に、本発明（請求項３）は、高濃度食塩水の貯留槽、高濃度食塩水の貯留槽より電解槽へ食塩水を供給する食塩水供給手段、及び電解槽へ水を供給する水供給手段を備えて構成した。
【００１１】
更に、本発明（請求項４）は、上記触媒容器が気孔フィルタを備えてなり、該気孔フィルタにより上記触媒容器内部が外気と連通されてなることを特徴とする。
【００１２】
気孔フィルタは、例えば多孔質セラミックス層等である。通気性を確保しつつ防爆の安全性を一層高めることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。本発明の第１実施形態の構成図を図１に示す。図１において、電解槽１内には水道水の原水に対し高濃度食塩水が添加された被電解溶液２が貯留されている。この電解槽１内には、図示しない直流電源のマイナス端子に接続された陰極３及びプラス端子に接続された陽極５が配設されている。
【００１４】
電解槽１の上部には蓋体７が被されている。そして、この蓋体７の中央部には円筒状の通路９が突設され、通路９の上端には触媒容器１１が配設されている。触媒容器１１は、通路９を経て電解槽１と連通されている。触媒容器１１の側部外周には凹部１３が周状に形成され、この凹部１３には内部と連通する連通孔１５が複数箇所に設けられている。
【００１５】
そして、凹部１３には多孔質セラミックス１４が周状に埋設されている。また、触媒容器１１の上部には、水素ガスの残存性を測定するためにガス検知栓１７が設けられている。触媒容器１１の内部で、かつ連通孔１５の上方には触媒室１８が形成され、この触媒室１８内部には触媒１９が充填されている。触媒１９としてはパラジウム触媒体を用いるのが好ましい。電解電流値１Ａあたりの触媒の充填量は０．３〜３０ｇの範囲が望ましく、１〜１０ｇの範囲が特に望ましい。
【００１６】
更に、通路９の側部には、空気供給ポンプ２５からの配管２７が接続され、空気が触媒容器１１内に供給されるようになっている。
かかる構成において、電気分解が起きると、陰極３からは水素ガス２１が、陽極５からは酸素ガス２３が発生する。水素ガス２１及び酸素ガス２３は軽いので、触媒容器１１内に移動し、触媒１９に接触する。
【００１７】
水素ガス２１は、触媒１９に吸着され、酸素ガスと接触して水を生成し、安定な水分子となってパラジウム触媒体１９から離脱する。触媒１９の表面から離れた水分子は凝縮して水２４となり電解槽１内に戻る。触媒から溶出等があるおそれがあり、この溶出物が生成水中に混入するのを嫌う場合は、水を電解槽に戻さず、別途装置外に排出する排水管路を設けてもよい。
【００１８】
触媒１９がパラジウム触媒である場合は、アルミニウム又はアルミナを主成分とし、シリカ、酸化チタンなどを少量加え、焼結させたものを担体とし、パラジウムを付着させたものが望ましい。担体は、表面積が大きい方が有効であるが、ハンドリング等のことも考慮すると円柱状又は球状とすることが望ましい。担体としては表面積が大きいことから、また、多孔質体を用いるのが望ましい。
【００１９】
更に、触媒表面が湿潤してしまうと、触媒能力が低下するので担体は撥水性を持っていることが望ましく、撥水性が２／２０粒以下であることが望ましい。ここでの撥水性は２０粒の円柱状又は球状の担体を１０分間水中に浸漬し、このうち湿潤した担体の数を計測した値である。撥水性が２／２０粒以下であるとは、試験した２０個の担体のうち、湿潤した担体が２個以下であったことを示す。
【００２０】
更に、触媒室１８が触媒１９周辺の凝集水を吸水させる機構を持つことが望ましく、触媒室１８は多孔質セラミックス層等で形成されることが望ましい。
なお、触媒反応によって放出される熱エネルギーは、触媒１９あるいは周辺の充填物によって拡散されるため、反応は定常的に安定して進行する。
【００２１】
以上により、電解槽１で発生した水素ガス２１を空気中に希釈させる設備が不要となる。また、強制排気装置に付帯される配管を屋外まで施工する工事も不要となり、設置工事も簡便とすることができる。
本発明においては、陽極反応は式１の反応のみであるが、陰極反応は式２の反応と、式３の反応が発生する。
【００２２】
【化１】
Ｈ２Ｏ　＋　ｅ−　→　ＯＨ−　＋　１／２Ｈ２・・・・式１
Ｈ２Ｏ　→　２Ｈ＋　＋　１／２Ｏ２　＋　２ｅ−・・・式２
２Ｃｌ−　→　Ｃｌ２　＋　２ｅ−　・・・・・・・・・式３
【００２３】
したがって、発生する水素を完全に反応させて水にするためには、別途、酸素を補う必要がある。
このため、酸素ガスの不足分を補うため、空気供給ポンプ２５により空気を触媒室１８に供給することとするのが望ましい。但し、好ましくは、純酸素を送り込むのが望ましい。このことにより、水素ガスの分解効率は上昇する。
【００２４】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
本発明の第２実施形態の全体構成図を図２に示す。なお、図１と同一要素のものについては同一符号を付して説明は省略する。
【００２５】
図２において、高濃度塩水貯留部２９内には高濃度塩水３１が貯留されている。高濃度塩水としては、濃度が５〜２８質量％であるものが好ましく、一般的には常温での飽和食塩水（２６質量％）が使用される。この高濃度塩水３１は、塩水供給ポンプ３３により吸引されて原水である水道水３２に混入されて電解槽１に供給されるようになっている。
【００２６】
そして、電解槽１で電気分解され、生成された次亜塩素酸ナトリウム水溶液は吐出管３５により移送されるようになっている。この吐出管３５の途中には触媒容器１１と連結する気液分離装置３４が配設されている。また、この触媒容器１１には、空気供給ポンプ２５から空気が供給されるようになっている。
【００２７】
かかる構成において、電解槽１で発生した水素ガス及び酸素ガスは気液分離装置３４で次亜塩素酸ナトリウム溶液と分離され、触媒容器１１に送られる。水素ガス及び酸素ガスは触媒容器１１内で反応し、水を生成する。
このように、既存の電解次亜塩素酸ナトリウム製造装置に気液分離装置３４及び触媒容器１１を設ける等の改造工事を行うことによっても本発明の装置が得られる。
【００２８】
【実施例】
次に、本電解槽１を用いて具体的に行った試験結果について説明する。
容量２０Ｌの貯水式の電解槽に、図１のように触媒を設置し、以下の条件で電気分解を行った。なお、図１においては、触媒室１８での反応をわかりやすく説明するために触媒１９を図示したが、その充填の状態は均一であり、図１の通りに配置されているわけではない。
電解条件の設定は、一般的な電解次亜塩素酸ナトリウム生成装置の条件を採用した。
触媒の充填量は、電解電流１Ａあたり３．３ｇとした。
【００２９】
【表１】
2004027323.tif 000003
【００３０】
このときの水素ガスの発生量は、１．２Ｌ／分である。また、空気供給ポンプ２５からの空気供給量は３Ｌ／分である。水素ガス濃度は接触燃焼式の可燃性ガス検知器を用いて測定した。測定は、電解を停止させた直後にガス検知栓１７を外し、センサー部分を触媒室１８内に挿入し測定した。
【００３１】
【表２】
2004027323.tif 000004
【００３２】
表１のとおり、触媒容器１１を設けることによって水素ガス２１が系外に漏洩しないことがわかった。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、電解液の電気分解に伴い発生する水素ガスと酸素ガスを反応させ水に戻す触媒を備えて構成したので、水素ガスを空気中に希釈させる設備が不要となる。また、強制排気装置に付帯される配管を屋外まで施工する工事も不要となり、設置工事も簡便とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の構成図
【図２】本発明の第２実施形態の全体構成図
【符号の説明】
１　電解槽
２　電解液
３　陰極
５　陽極
７　蓋体
９　通路
１１　触媒容器
１８　触媒室
１９　触媒
２１　水素ガス
２３　酸素ガス
２４　水
２５　空気供給ポンプ
２９　高濃度塩水貯留部
３５　吐出管
【図１】
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【図２】
2004027323.tif 000006