(57)【要約】【課題】有隔膜電解槽を使用する循環電解において、陽極側電解室および陰極側電解室に配置されている板状電極１３ａ，１３ｂの長手方向における電気密度の局部的な偏りを防止して、板状電極１３ａ，１３ｂの寿命を向上させる。【解決手段】所定長さで所定幅の板状電極を槽本体内にて隔膜を挟んで互いに対向して並列配置して形成されている陽極側電解室Ｒ1および陰極側電解室Ｒ2にて順次電気分解する循環電解であって、陽極側電解室Ｒ1に導入する被電解水の流動方向と、陰極側電解室Ｒ2に導入する被電解水（電解生成酸性水）の流動方向とが同一方向になるようにして、板状電極１３ａ，１３ｂの長手方向における電気密度の偏りを是正する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定長さで所定幅の板状電極を槽本体内にて隔膜を挟んで互いに対向して並列配置して形成されている陽極側電解室および陰極側電解室を有する有隔膜電解槽を使用して被電解水を電気分解する電解方法であり、当該電解方法は、被電解水を前記両電解室の一方に導入して前記板状電極の表面に沿って流動する間に電気分解し、次いで、前記両電解室の一方にて生成された電解生成水を被電解水として前記両電解室の他方に導入して前記板状電極の表面に沿って流動する間に電気分解する電解方法であって、前両電解室の一方における被電解水の流動方向と前記両電解室の他方における被電解水の流動方向とが同一方向になるように、各被電解水を前記各電解室に導入することを特徴とする電解方法。
【請求項２】
請求項１に記載の電解方法を実施するための電解装置であり、当該電解装置は、所定長さで所定幅の板状電極を槽本体内にて隔膜を挟んで互いに対向して並列配置して形成されている陽極側電解室および陰極側電解室を有する有隔膜電解槽と、前記両電解室の一方における上流側部位に接続されている第１の導入管路と、前記両電解室の一方における下流側部位および前記両電解室の他方における上流側部位に接続されている第２の導入管路と、前記両電解室の他方における下流側部位に接続されている導出管路を備え、前記各導入管路は前記各電解室内における前記各板状電極の同一方向端側の部位に接続されていることを特徴とする電解装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電解方法、および、当該電解方法を実施するための電解装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
被電解水を電気分解する一方式として、所定長さで所定幅の板状電極を槽本体内にて隔膜を挟んで互いに対向して配置して形成されている陽極側電解室および陰極側電解室を有する有隔膜電解槽を使用して被電解水を電気分解する電解方式があり、また、当該電解方式を実施する有隔膜電解槽を備える形式の電解装置がある。
【０００３】
当該電解装置を使用する有隔膜電解においては、通常、被電解水を陽極側電解室および陰極側電解室に同時に導入して電気分解し、陽極側電解室で生成された電解生成酸性水および陰極側電解室で生成された電解生成アルカリ性水を独立して導出するものである。当該方式の電解では、各電解室に導入された被電解水は、各板状電極の表面に沿って流動する間に漸次電気分解される。
【０００４】
このため、両電解室内の水の電気伝導度の分布状態は、被電解水の導入側（被電解水）から電解生成水の導出側（電解生成水）に向かって漸次増大する傾向にあって、電解生成水の導出側（電解生成水）で最大となる。この場合、両電極間の間隔は一定であることから、板状電極の長手方向における電気密度の分布状態も同様に、被電解水の導入側（被電解水）から電解生成水の導出側（電解生成水）に向かって漸次増大する傾向にあって、電解生成水の導出側（電解生成水）で最大となる。換言すれば、水を介して両電極間を流れる電流は、電解生成水の導出側（電解生成水）で最大となる。
【０００５】
この結果、各板状電極における電荷の移動に伴うストレスは、電解生成水の導出側の部位で最大となって、被電解水の導入側の部位に比較して早期に劣化することになり、板状電極の耐久性を大きく損なうことになる。電解効率の向上を意図して、母材の表面を貴金属でコーチングしてなる板状電極や焼結金属からなる板状電極等、所謂、消耗電極を採用している場合には、板状電極における上記した局部的な大きなストレスに起因する消耗は顕著であり、これに対処することが要請される。かかる要請に対応した電解装置については、「電解水生成装置」の名称ですでに提案されている（特許文献１，特許文献２を参照）。
【０００６】
上記した特許文献１にて提案されている「電解水生成装置」は、有隔膜電解槽の陽極側電解室および陰極側電解室に供給する被電解水の導入方向を正逆方向に切替える切替手段を備え、陽極側電解室および陰極側電解室にて板状電極の表面を一方向に流動する被電解水の流動方向を、切替手段による所定時間毎の切替操作によって、一方向に流動する被電解水の流動方向を逆方向に変更するように構成されているものである。当該電解水生成装置によれば、両電解室内での被電解水の流動方向を定期的に正逆方向に変更することにより、両電解室に配置されている板状電極の長さ方向の電気密度の分布状況を交互に逆転されて、その劣化の度合いが均等化される。
【０００７】
また、上記した特許文献２にて提案されている「電解水生成装置」は、有隔膜電解槽の陽極側電解室および陰極側電解室に板状電極を互いに傾斜した状態で対向配置しているもので、両板状電極が対向する角度を、電気分解時に生じる被電解水の電気伝導度に対応して、被電解水の導入側の部位では狭くかつ電解生成水の導出側の部位では広くなる傾斜状態に設定しているものである。当該電解水生成装置によれば、電気分解時に生じる電気密度は、両板状電極の長手方向において略同等になって、板状電極の長さ方向の劣化度合いが均等化される。
【特許文献１】特開平７−３２８６３１号公報
【特許文献２】特開平７−３２８６３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、有隔膜電解槽を使用する電解方法であるが、上記した各特許文献にて提案されている電解水生成装置で実施される電解方式とは異なる方式の電解方法、および、当該電解方法を実施する電解装置において、有隔膜電解槽の陽極側電解室および陰極側電解室に配置されている板状電極の長手方向の劣化状態を均等にして、板状電極の寿命を向上させることにある。
することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、有隔膜電解槽を使用する電解方法、および、電解装置に関する。本発明に係る電解方法は、所定長さで所定幅の板状電極を槽本体内にて隔膜を挟んで互いに対向して並列配置して形成されている陽極側電解室および陰極側電解室を有する有隔膜電解槽を使用して被電解水を電気分解する電解方法であって、被電解水を前記両電解室の一方に導入して前記板状電極の表面に沿って流動する間に電気分解し、次いで、前記両電解室の一方にて生成された電解生成水を被電解水として前記両電解室の他方に導入して前記板状電極の表面に沿って流動する間に電気分解する方式の電解方法を適用対象とするものである。本発明に係る電解方法においては、前記陽極側電解室における被電解水の流動方向と前記陰極側電解室における被電解水の流動方向とが互いに同一方向になるように、各被電解水を前記各電解室に導入することを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明は、上記した本発明に係る電解方法を実施する電解装置を適用対象とするものである。本発明に係る電解装置においては、所定長さで所定幅の板状電極を槽本体内にて隔膜を挟んで互いに対向して並列配置して形成されている陽極側電解室および陰極側電解室を有する有隔膜電解槽と、前記両電解室の一方における上流側部位に接続されている第１の導入管路と、前記両電解室の一方における下流側部位および前記両電解室の他方における上流側部位に接続されている第２の導入管路と、前記両電解室の他方における下流側部位に接続されている導出管路を備え、前記各導入管路は前記各電解室内における前記各板状電極の同一方向端側の部位に接続されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る電解方法、および、当該電解方法を実施する本発明に係る電解装置においては、先ず、有隔膜電解槽の両電解室の一方に導入された被電解水を一方の電解室にて電気分解して電解生成水を生成し、次いで、当該電解生成水を被電解水として、有隔膜電解槽の両電解室の他方に導入して電気分解して、略中性の電解生成水を生成するものである。これにより、当該電解方法を実施することにより、無菌または無菌状態に近似する除菌状態の略中性の電解生成水が生成される。
【００１２】
ところで、当該電解方法および当該電解装置によれば、被電解水の一方の電解室での電気分解では、被電解水は同電解室内の板状電極の表面を流動する間に電解生成水に生成されることから、当該板状電極における電気密度の分布状態は、被電解水の導入側から電解生成水の導出側に向かって漸次増大するか、または、被電解水の導入側から電解生成水の導出側に向かって漸次減少する傾向にある。電気密度の当該分布状態は、採用する被電解水のｐＨの大小、および、被電解水の各電解室（陽極側電解室および陰極側電解水）に対する供給順序により、漸次増大傾向か漸次減少傾向かに分かれる。
【００１３】
これに対して、当該電解生成水を被電解水とする他方の電解室での電気分解では、被電解水は同電解室内の板状電極の表面を流動する間に電解生成水に生成されることから、当該板状電極における電気密度の分布状態は、被電解水の導入側から電解生成水の導出側に向かって漸次減少するか、または、漸次増大する傾向にある。電気密度の当該分布状態は、採用する被電解水のｐＨの大小、および、被電解水の各電解室（陽極側電解室および陰極側電解室）に対する供給順序により、漸次減少傾向か漸次増大傾向かに分かれる。
【００１４】
当該電解方法および当該電解装置においては、被電解水の一方の電解室にて電解生成水を生成する電気分解と、これに続く、当該電解生成水を被電解水として他方の電解室にて電解生成水を生成する電気分解との２度にわたる電気分解（以下これを循環電解ということがある）を行うに当たって、両電解室の板状電極の表面に沿って流動する被電解水の流動方向と、陰極側電解室の板状電極の表面に沿って流動する被電解水の流動方向を互いに同一方向になるように設定している。
【００１５】
このため、当該循環電解においては、両電解室内の両板状電極における長手方向の電気密度は、互いに是正しあって略均等の状態になる。この結果、各板状電極の長手方向における電荷の移動に伴うストレスは、互いに是正されて低い均等の状態となり、板状電極の局部的な早期の劣化を防止して、板状電極の寿命を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明は、電解方法、および、当該電解方法を実施するための電解装置である。本発明に係る電解方法は、所定長さで所定幅の板状電極を槽本体内にて隔膜を挟んで互いに対向して並列配置して形成されている陽極側電解室および陰極側電解室を有する有隔膜電解槽を使用して被電解水を電気分解する電解方法であって、被電解水を両電解室の一方に導入して板状電極の表面に沿って流動する間に電気分解し、次いで、一方の電解室にて生成された電解生成水を被電解水として両電解室の他方に導入して板状電極の表面に沿って流動する間に電気分解する電解方法である。
【００１７】
本発明では、このような両電解室で２度にわたって電気分解することを循環電解と称するが、当該循環電解には、採用する被電解水のｐＨの大小、被電解水の各電解室（陽極側電解室および陰極側電解室）に対する供給順序によって各種の実施態様がある。例えば、被電解水として水または希薄食塩水を被電解水として採用する場合には、当該被電解水を陽極側電解室に導入して板状電極の表面に沿って流動する間に電気分解し、次いで、陽極側電解室にて生成された電解生成水を被電解水として陰極側電解室に導入して板状電極の表面に沿って流動する間に電気分解する電解方式を採ることができる。
【００１８】
また、例えば、水に酸を添加してなる希薄酸水溶液を被電解水として採用する場合には、上記した循環電解方式を採ることができるとともに、当該被電解水を陰極側電解室に導入して板状電極の表面に沿って流動する間に電気分解し、次いで、陰極側電解室にて生成された電解生成水を被電解水として陽極側電解室に導入して板状電極の表面に沿って流動する間に電気分解する電解方式を採ることができる。さらにまた、水にアルカリを添加してなる希薄アルカリ水溶液を被電解水として採用する場合には、当該被電解水を陰極側電解室に導入して板状電極の表面に沿って流動する間に電気分解し、次いで、陰極側電解室にて生成された電解生成水を被電解水として陽極側電解室に導入して板状電極の表面に沿って流動する間に電気分解する電解方式を採ることができる。
【００１９】
本発明に係る電解方法の一実施方式としては、循環電解方式の典型的な例である、被電解水を陽極側電解室に導入して板状電極の表面に沿って流動する間に電気分解し、次いで、陽極側電解室にて生成された電解生成水を被電解水として陰極側電解室に導入して板状電極の表面に沿って流動する間に電気分解する電解方法を例示する。
【００２０】
当該電解方法および当該電解装置においては、被電解水の陽極側電解室にて電解生成酸性水を生成する電気分解と、これに続く、当該電解生成酸性水を被電解水として陰極側電解室にて中性の電解生成水を生成する電気分解との２度にわたる電気分解を行うに当たって、陽極側電解室の板状電極の表面に沿って流動する被電解水の流動方向と、陰極側電解室の板状電極の表面に沿って流動する被電解水の流動方向を、互いに同一方向になるように設定している。図１には、本発明に係る電解方法を好適に実施することができる電解装置の一実施形態を示している。
【００２１】
当該電解装置は、有隔膜電解槽１０を主要構成部品とするもので、有隔膜電解槽１０は、槽本体１１と、槽本体１１の内部中央に配置されてその内部を２つの区画室に区画するイオン透過性の隔膜１２と、各区画室に配設されて各区画室を第１電解室Ｒ1と第２電解室Ｒ2に形成する一対の板状電極１３ａ，１３ｂにて構成されている。当該有隔膜電解槽１０においては、第１電解室Ｒ1が陽極側電解室に形成され、第２電解室Ｒ2が陰極側電解室に形成されている。各板状電極１３ａ，１３ｂは、所定長さで所定幅の同一形状のもので、隔膜１２を挟んで互いに対向して並列している。かかる並列配置の状態では、両板状電極１３ａ，１３ｂの電極表面積は、１対１の関係にある。
【００２２】
当該有隔膜電解槽１０においては、槽本体１１の底部における第１電解室Ｒ1側の部位には第１の導入管路２１が接続されている。また、槽本体１１の側部上方の第１電解室Ｒ1側の部位には、第２の導入管路２２の上流側端が接続されており、第２の導入管路２２の下流側端は、槽本体１１の底部における第２電解室Ｒ2側の部位に接続されている。槽本体１１の側部上方の第２電解室Ｒ2側の部位には、導出管路２３が接続されている。
【００２３】
当該電解装置においては、水道水または食塩等の電解質を溶解する希薄水溶液を被電解水とするもので、被電解水は第１の導入管路２１を通して有隔膜電解槽１０の第１電解室Ｒ1に導入される。第１電解室Ｒ1に導入された被電解水は、板状電極１３ａの表面に沿って流動し、この間に、被電解水は漸次電気分解を受けて電解生成酸性水となる。第１電解室Ｒ1で生成された電解生成酸性水は、第２の導入管路２２に流入し、被電解水として、第２の導入管路２２を通して第２電解室Ｒ2に導入される。第２電解室Ｒ2に導入された被電解水（電解生成酸性水）は、板状電極１３ｂの表面に沿って流動し、この間に、電解生成酸性水は漸次電気分解を受けて略中性の電解生成水となる。第２電解室Ｒ2にて生成された略中性の電解生成水は、無菌または無菌状態に近似する除菌状態の略中性の電解生成水であって、導出管路２３を通して貯留タンクや、その他の使用場所へ導出される。
【００２４】
ところで、有隔膜電解槽を使用した通常の循環電解においては、被電解水の第１電解室Ｒ1での電気分解では、水道水または電解質の希薄水溶液である被電解水は、第１電解室Ｒ1内の板状電極１３ａの表面を流動する間に電解生成酸性水に生成されることから、板状電極１３ａにおける長手方向の電気密度の分布状態は、被電解水の導入側であり図示下端から電解生成酸性水の導出側である図示上端に向かって漸次増大する傾向にある。これに対して、当該電解生成酸性水を被電解水とする第２電解室Ｒ2での電気分解では、被電解水は第２電解室Ｒ2内の板状電極１３ｂの表面を流動する間に漸次中和されて略中性の電解生成水に生成されることから、板状電極１３ｂにおける長手方向の電気密度の分布状態は、被電解水（電解生成酸性水）の導入側である図示下端から中性の電解生成水の導出側である図示上端に向かって漸次減少する傾向にある。
【００２５】
当該電解方法および当該電解装置においては、被電解水を電気分解しして電解生成酸性水を生成する第１電解室Ｒ1での電気分解と、これに続く、当該電解生成酸性水を被電解水として電気分解して中性の電解生成水を生成する第２電解室Ｒ2での電気分解との２度にわたる電気分解（循環電解）を行うに当たっては、第１電解室Ｒ1の板状電極１３ａの表面に沿って流動する被電解水の流動方向と、第２電解室Ｒ2の板状電極１３ｂの表面に沿って流動する被電解水の流動方向を互いに同一方向になるように設定している。すなわち、当該実施形態では、各電解室Ｒ1，Ｒ2内の各板状電極１３ａ，１３ｂの表面に沿って流動する各被電解水の流動方向を、槽本体１１の底部から上方へ流れる方向に設定している。
【００２６】
これにより、当該循環電解においては、両板状電極１３ａ，１３ｂにおける長手方向の電気密度は互いに是正しあって略均等の低い状態になる。このため、各板状電極１３ａ，１３ｂの長手方向における電荷の移動に伴うストレスは、互いに是正されて低い均等の状態となり、各板状電極１３ａ，１３ｂに対する局部的な大きなストレスの起因する早期の劣化を防止することができる。これにより、各板状電極１３ａ，１３ｂの寿命を向上させることができる。
【００２７】
当該循環電解においては、電気分解時における塩素発生効率を上げて水中の菌の存在を抑制すべく、塩素の発生電位を下げる手段として、例えば、Ｔｉを母材とする基板に、Ｐｔを主体としてＩｒやＲｕを含むコーティング材をコーティングしてなる板状電極が慣用的に使用される。当該板状電極は、上記した局部的な電気的ストレスによりコーティング層が剥がれ易く、消耗電極と称されている。しかしながら、本発明に係る循環電解方式を採用すれば、板状電極に対する局部的な電気的ストレスが大幅に抑制されるため、消耗電極である当該板状電極であっても、その寿命を一層向上させることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係る電解装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００２９】
１０…有隔膜電解槽、１１…槽本体、１２…隔膜、１３ａ，１３ｂ…板状電極、Ｒ1…第１電解室、Ｒ2…第２電解室、２１…第１の導入管路、２２…第２の導入管路、２３…導出管路。
【図１】
2005254101.tif 000003