JP2024027150A - 生成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】陰極側隔膜及び／または陽極側隔膜の損傷を抑制できる生成装置を提供する。【解決手段】生成装置１は、給電される陰極１３及び陽極１４と、陰極側隔膜１１及び陽極側隔膜１２と、を用いて電解水を生成する。生成装置１は、陰極側隔膜１１及び陽極側隔膜１２を介して仕切られた室６，７，８を有する電解槽５と、陰極側隔膜１１及び／または陽極側隔膜１２の損傷を抑制する膜保護構造７５と、を備える。膜保護構造７５は、繊維により形成され陰極側隔膜１１及び陽極側隔膜１２に対して陰極１３及び陽極１４とは反対側に位置し、陰極１３及び陽極１４の熱による陰極側隔膜１１及び陽極側隔膜１２の損傷を抑制する軟質の膜保護部材４４を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、電解水を生成する生成装置に関するものである。

従来、例えば下記の特許文献１に記載された電解水生成装置が知られている。

この従来の電解水生成装置は、電極を収納する一対のカバー部材と、隔壁を介してこれらカバー部材間に挟み込まれる隔壁と、により電解槽を二室、あるいは三室に仕切って形成し、各電極に通電することで電解水を生成する。

特開２０１６－１６３４６号公報

上述のような電解水生成装置は、隔膜に破れ等の損傷が生じると、電解水を適切に生成できず、隔膜の交換等のメンテナンスが必要になる。そのため、隔膜の損傷を長期に亘り抑制することが望まれている。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、隔膜の損傷を抑制できる生成装置を提供することを目的とする。

本発明に係る生成装置は、給電される対をなす電極と、隔膜と、を用いて電解水を生成する生成装置であって、前記隔膜を介して仕切られた複数の室を有する電解槽と、前記隔膜の損傷を抑制する膜保護構造と、を備え、膜保護構造は、繊維により形成され前記隔膜に対して前記電極とは反対側に位置し、前記電極の熱による前記隔膜の損傷を抑制する軟質の膜保護部材を有するものである。

本発明によれば、隔膜の損傷を抑制できる。

第１の実施の形態に係る生成装置の縦断面図である。 同上生成装置の分解斜視図である。 同上生成装置の説明図である。 同上生成装置のカバー部材の断面図である。 同上生成装置のカバー部材の斜視図である。 同上生成装置の隔壁の断面図である。 同上生成装置の一方のカバー部材を隔壁側から示す正面図である。 図７のＩ－Ｉ相当位置の断面図である。 同上生成装置の一部を拡大して示す横断面図である。 同上生成装置の膜保護部材を示す正面図である。 同上膜保護部材の一部を示す縦断面図である。 （ａ）は同上生成装置の一例を示す斜視図、（ｂ）は同上生成装置の他の例を示す斜視図である。 第２の実施の形態に係る生成装置のシール部材を示す斜視図である。

本発明の第１の実施の形態について、図面を参照して説明する。

図３において、１は電解水を生成する生成装置（電解水生成装置）を示す。生成装置１は、例えば電解液である食塩水の電解によって、少なくとも酸性電解水である次亜塩素酸水（電解除菌水）を生成するための三室型電解装置（次亜塩素酸水生成装置）である。

この生成装置１は、三室型の電解槽（電解セル）５を備えている。電解槽５は、一方の電極室（第１電極室）である陰極室６と、他方の電極室（第２電極室）である陽極室７と、これら陰極室６及び陽極室７間に位置する中間室８とを有している。

陰極室６と中間室８とは、一方の隔膜（第１隔膜）であるイオン交換膜としての陰極側隔膜１１で仕切られている。陽極室７と中間室８とは、他方の隔膜（第２隔膜）であるイオン交換膜としての陽極側隔膜１２で仕切られている。つまり、電解槽５内は、２つの膜１１，１２によって、３つの室６，７，８に仕切られている。

そして、陰極室６内には一方の電極（第１電極）である平板状の陰極１３が設けられ、この陰極１３は陰極側隔膜１１と近接して対向している。陽極室７内には他方の電極（第２電極）である平板状の陽極１４が設けられ、この陽極１４は陽極側隔膜１２と近接して対向している。これら陰極１３及び陽極１４には、電力を供給する電源部が接続されている。

また、生成装置１は、電解槽５の中間室（電解液室）８に電解液である食塩水を供給する食塩水供給部２１を備えている。

食塩水供給部２１は、食塩水が貯留されるタンク２２と、このタンク２２内の食塩水を中間室８に供給する供給配管２３と、この供給配管２３の途中に設けられたポンプと、中間室８内の食塩水をタンク２２に戻す戻し配管２５とを有している。なお、図３に図示した循環式の構成には限定されず、例えば電解液を循環させない構成等でもよい。

さらに、生成装置１は、電解槽５の陰極室６及び陽極室７に電解原水である水（例えば軟水器を通った水道水等）を供給する水供給部３１と、電解槽５の陰極室６及び陽極室７で生成された電解水を電解槽５外に排出する電解水排出部３２とを備えている。

水供給部３１は、第１電極室である陰極室６に水を供給する第１供給配管３３と、第２電極室である陽極室７に水を供給する第２供給配管３４とを有している。

電解水排出部３２は、陰極室６で生成されたアルカリ性電解水である苛性ソーダ水（ＮａＯＨ水溶液）を排出する第１排出配管３６と、陽極室７で生成された酸性電解水である次亜塩素酸水（ＨＣｌＯ水溶液）を排出する第２排出配管３７とを有している。

そして、生成装置１は、食塩水供給部２１のポンプを作動させ、供給配管２３から電解槽５の中間室８に食塩水を供給するとともに、水供給部３１の第１供給配管３３及び第２供給配管３４から電解槽５の陰極室６及び陽極室７に水を供給する。同時に、電源部から負電圧及び正電圧を陰極１３及び陽極１４にそれぞれ印加する。

中間室８へ流入した食塩水中において電離しているナトリウムイオン（Ｎａ^＋）は、陰極１３に引き寄せられ、陰極側隔膜１１を通過して、陰極室６へ流入する。そして、以下の通り陰極室６において、陰極１３で水が分解されて苛性ソーダ水を得る。

Ｈ_２Ｏ＋２ｅ^－ → １／２Ｈ_２＋ＯＨ^－
Ｎａ^＋＋ｅ^－ → Ｎａ
Ｎａ＋ＯＨ^－ → ＮａＯＨ＋ｅ^－

また、中間室８内の食塩水中において電離している塩素イオン（Ｃｌ^－）は、陽極１４に引き寄せられ、陽極側隔膜１２を通過して、陽極室７へ流入する。そして、以下の通り陽極１４にて塩素イオンが還元され塩素ガスが発生し、陽極室７内で水と反応して次亜塩素酸水を生じる。

Ｈ_２Ｏ → ２Ｈ＋＋１／２Ｏ_２＋２ｅ^－
２Ｃｌ^－ → Ｃｌ_２＋２ｅ^－
Ｃｌ_２＋Ｈ_２Ｏ ⇔ ＨＣｌＯ＋ＨＣｌ

このようにして生成された苛性ソーダ水は、陰極室６から第１排出配管３６を通って排出され、次亜塩素酸水は、陽極室７から第２排水配管３７を通って排出される。

次に、生成装置１の詳細な構造について説明する。

図１及び図２に示すように、生成装置１は、構造的に、対をなすカバー部材である外板４１と、これら外板４１の間に挟み込まれる隔壁４２と、がシール部材４３，４４を介して水密に組み合わせられて構成されている。

外板４１には、隔壁４２の一側面側、陰極側隔膜１１及び陰極１３を覆う陰極用外板４１ａと、隔壁４２の他側面側、陽極側隔膜１２及び陽極１４を覆う陽極用外板４１ｂと、が設定されている。本実施の形態において、陰極用外板４１ａと陽極用外板４１ｂとは、隔壁４２を挟んで基本的に互いに対称または略対称な構造となっているので、これらの構造については、特記しない限り、まとめて外板４１の構造として説明する。

外板４１は、合成樹脂等により正面視で四角形状に形成されている。外板４１は、隔壁４２と等しいまたは略等しい外形を有する。本実施の形態では、外板４１は、上下方向に長手方向を有する長方形状の外形を有する。陰極用外板４１ａと隔壁４２との間に陰極１３と陰極側隔膜１１とが配置され、陽極用外板４１ｂと隔壁４２との間に陽極１４と陽極側隔膜１２とが配置されている。外板４１の隔壁４２側の側面には、凹部５１が形成されている。凹部５１は、外板４１の厚み方向に窪んでいる。陰極用外板４１ａの凹部５１は、陰極室６を形成するものであり、陽極用外板４１ｂの凹部５１は、陽極室７を形成するものである。本実施の形態において、凹部５１は、上下方向に長手方向を有する四角形状に形成されている。陰極用外板４１ａの凹部５１と陰極側隔膜１１との間に、陰極室６が区画され、陽極用外板４１ｂの凹部５１と陽極側隔膜１２との間に、陽極室７が区画される。陰極用外板４１ａの凹部５１を少なくとも覆う広さで陰極１３及び陰極側隔膜１１が位置し、陽極用外板４１ｂの凹部５１を少なくとも覆う広さで陽極１４と陽極側隔膜１２とが位置する。

また、図１及び図３に示すように、外板４１には、供給口５２が下部に形成され、排出口５３が上部に形成されている。供給口５２は、下方に開口され、排出口５３は上方に開口されている。供給口５２は、凹部５１よりも下方に位置し、排出口５３は、凹部５１よりも上方に位置する。本実施の形態において、供給口５２と排出口５３とは、外板４１の短手方向において、互いに等しいまたは略等しい位置にある。すなわち、供給口５２と排出口５３とは、同一垂直線上または略同一垂直線上に位置する。図３に示すように、供給口５２が水供給部３１と接続され、排出口５３が電解水排出部３２と接続されている。すなわち、陰極用外板４１ａの供給口５２及び排出口５３は、第１供給配管３３及び第１排出配管３６と接続され、陽極用外板４１ｂの供給口５２及び排出口５３は、第２供給配管３４及び第２排出配管３７と接続されている。

また、供給口５２と凹部５１とが、配管構造である供給配管構造５４により接続され、凹部５１と排出口５３とが、配管構造である排出配管構造５５により接続されている。供給配管構造５４及び排出配管構造５５は、それぞれ外板４１に通路状に形成されている。これらの構造により、陰極室６及び陽極室７に対し、水が、水供給部３１から供給口５２及び供給配管構造５４を介して下方から供給され、生成された電解水が、排出配管構造５５及び排出口５３を介して上方から排出される。すなわち、陰極室６及び陽極室７に対して、陰極１３、陽極１４、陰極側隔膜１１及び陽極側隔膜１２に沿う方向に水が供給及び排出されるように構成されている。

好ましくは、図４及び図５に示すように、外板４１には、凹部５１内に位置して、分岐部５６が形成されている。分岐部５６は、陰極室６及び陽極室７内を水の供給方向及び電解水の排出方向に対して交差または直交する方向に仕切って分岐する。分岐部５６は、凹部５１の長手方向、すなわち水の供給方向及び電解水の排出方向である上下方向に直線状に連なる長手リブ状に形成されている。より好ましくは、分岐部５６は、複数設定されている。本実施の形態において、分岐部５６は、陰極室６及び陽極室７内の水の供給方向及び電解水の排出方向に対して交差または直交する方向に３つ以上、図示される例では４つ設定されている。これら分岐部５６は、互いに等間隔、かつ、平行または略平行に配置されている。分岐部５６は、凹部５１の縁部に対して、図４及び図５の左右方向及び上下方向に離れて位置する。分岐部５６，５６間、及び、凹部５１の縁部と分岐部５６との間に、それぞれ分岐流路５７が形成され、分岐部５６の上部及び下部と凹部５１の縁部との間に、分岐流路５７が合流する合流部５８，５９が分岐流路５７と交差する方向に延びて形成されている。

図１、図２及び図６に示す隔壁４２は、陰極用外板４１ａと陽極用外板４１ｂとの間に介在される中間フレームである。隔壁４２は、合成樹脂等により正面視で四角形状の外形を有して形成されている。隔壁４２は、外板４１と等しいまたは略等しい外形を有する。本実施の形態において、隔壁４２は、上下方向に長手方向を有する。隔壁４２の内方には、隔壁４２を一側面と他側面とに亘り厚み方向に貫通する開口部６１が形成されている。開口部６１は、中間室８を形成するものである。開口部６１と陰極側隔膜１１及び陽極側隔膜１２との間に、中間室８が区画される。開口部６１は、凹部５１の外形と等しいまたは略等しい外形を有する。開口部６１により、隔壁４２が枠状または額縁状となっている。開口部６１は、隔壁４２の正面視での中央部に配置されている。

隔壁４２には、供給口６２が下部に形成され、排出口６３が上部に形成されている。供給口６２は、下方に開口され、排出口６３は上方に開口されている。本実施の形態において、供給口６２と排出口６３とは、隔壁４２の短手方向において、互いに等しいまたは略等しい位置にある。すなわち、供給口６２と排出口６３とは、同一垂直線上または略同一垂直線上に位置する。また、供給口６２と排出口６３とは、外板４１の供給口５２と排出口５３とに対し、短手方向にずれて位置する。

図１及び図３に示すように、供給口６２及び排出口６３は、食塩水供給部２１と接続されている。供給口６２が供給配管２３と接続され、排出口６３が戻し配管２５と接続されている。供給口６２と開口部６１とが、供給配管構造６４により接続され、開口部６１と排出口６３とが、排出配管構造６５により接続されている。供給配管構造６４及び排出配管構造６５は、それぞれ外板４１に通路状に形成されている。これらの構造により、中間室８に対し、食塩水が、食塩水供給部２１から供給口６２及び供給配管構造６４を介して下方から供給され、排出配管構造６５及び排出口６３を介して上方から排出される。すなわち、中間室８に対して、陰極側隔膜１１及び陽極側隔膜１２に沿って食塩水が供給及び排出されるように構成されている。

図１、図７ないし図９に示すシール部材４３及び図１０に示すシール部材４４は、外板４１と隔壁４２との隙間を水密に閉塞する。シール部材４３は、陰極用外板４１ａの周縁部と陰極１３の周縁部との間、陰極側隔膜１１と隔壁４２との間、隔壁４２と陽極側隔膜１２との間、及び、陽極１４の周縁部と陽極用外板４１ｂの周縁部との間にそれぞれ配置され、シール部材４４は、陰極側隔膜１１と隔壁４２との間、及び、陽極側隔膜１２と隔壁４２との間において、シール部材４３の周縁部と隔壁４２の周縁部との間にそれぞれ配置される。

シール部材４３は、ゴム、弾性を有する合成樹脂等により面状に形成されている。シール部材４３は、例えば０．５ｍｍ程度の厚みに形成されている。本実施の形態において、シール部材４３は、正面視で外板４１及び隔壁４２と等しいまたは略等しい外形を有して形成されている。本実施の形態において、シール部材４３は、上下方向に長手方向を有する。また、シール部材４３の内方には、シール部材４３を一側面から他側面に亘り厚み方向に貫通する穴部７０が形成されている。穴部７０により、シール部材４３が枠状または額縁状となっている。

穴部７０は、外板４１の凹部５１及び膜１１，１２の略全体を露出させる大きさに形成されている。本実施の形態において、穴部７０は、上下方向に長手方向を有する略四角形状に形成されている。穴部７０は、シール部材４３の正面視での中央部に配置されている。

図１０及び図１１に示すシール部材４４は、合成樹脂等により形成された繊維、すなわち化学繊維等、軟質の部材により面状に形成されている。シール部材４４は、例えば０．５ｍｍ程度の厚みに形成されている。本実施の形態において、シール部材４４は、正面視で外板４１、隔壁４２及びシール部材４３と等しいまたは略等しい外形を有して形成されている。本実施の形態において、シール部材４４は、上下方向に長手方向を有する。また、シール部材４４の内方には、シール部材４４を一側面から他側面に亘り厚み方向に貫通する穴部７１が形成されている。穴部７１に、格子状の膜支持部７２が形成されている。

穴部７１は、穴部７０と同様に、膜１１，１２の略全体を露出させる大きさに形成されている。本実施の形態において、穴部７１は、上下方向に長手方向を有する略四角形状に形成されている。穴部７１は、シール部材４４の正面視での中央部に配置されている。

膜支持部７２は、陰極側隔膜１１及び陽極側隔膜１２を支持して陰極１３及び陽極１４に対する位置を安定させ、安定した電気分解を維持させる部分である。膜支持部７２は、穴部７１の隔壁４２側に配置され、開口部６１すなわち中間室８に挿入される。本実施の形態において、シール部材４４，４４の膜支持部７２，７２は、中間室８において互いに近接または接触する位置にある。膜支持部７２は、上下方向に沿って長手状の支持本体部７２ａと、これら支持本体部７２ａ同士を連結する連結部７２ｂと、を一体的に備える。

支持本体部７２ａは、シール部材４４の穴部７１の周縁部の面に対して隔壁４２側に突出している。

連結部７２ｂは、支持本体部７２ａ同士が互いの間隔を一定または略一定に保つとともに厚み方向に容易に変形しないように支持本体部７２ａ同士を連結する。連結部７２ｂは、支持本体部７２ａの長手方向である上下方向の複数箇所に形成されている。上下に並ぶ連結部７２ｂは、支持本体部７２ａに対し、隔壁４２側とその反対側である膜１１，１２側とで交互に配置されている。連結部７２ｂは、支持本体部７２ａよりも厚みが小さく設定されており、隔壁４２の開口部６１において、中間室８内を食塩水が上下に通過できるように構成されている。

そして、図１及び図２に示すように、陰極用外板４１ａ、シール部材４３、陰極１３、シール部材４３、陰極側隔膜１１、シール部材４４、隔壁４２、シール部材４４、陽極側隔膜１２、シール部材４３、陽極１４、シール部材４３、陽極用外板４１ｂが、厚み方向に順次重ねられて配置され、固定手段によって互いに厚み方向に圧接されることで、電解槽５が構成されている。固定手段は、例えばボルトやナットからなり、陰極用外板４１ａ、シール部材４３、陰極１３、シール部材４３、シール部材４４、隔壁４２、シール部材４４、シール部材４３、陽極１４、シール部材４３、陽極用外板４１ｂの周縁部に形成された貫通穴７３に亘りボルトが挿通され、このボルトの先端にナットが螺着されて締め付けられることにより、外板４１，４１間に隔壁４２が圧接保持される。

ここで、本実施の形態において、生成装置１には、陰極側隔膜１１及び／または陽極側隔膜１２の損傷を抑制する膜保護構造７５が設けられている。

膜保護構造７５は、各部への物理的接触と、水圧と、電気分解時の陰極１３及び／または陽極１４からの熱と、の少なくともいずれかによる陰極側隔膜１１及び／または陽極側隔膜１２の損傷を抑制する。

膜保護構造７５の第１の例として、電解槽５にて陰極側隔膜１１及び／または陽極側隔膜１２と接触する部分に形成された面取り部８１を含む。図１及び図５に示すように、面取り部８１は、陰極側隔膜１１及び／または陽極側隔膜１２との物理的接触により陰極側隔膜１１及び／または陽極側隔膜１２との損傷を抑制する部分である。例えば、面取り部８１は、外板４１の凹部５１の縁部（エッジ部）及び／または分岐部５６の陰極側隔膜１１及び／または陽極側隔膜１２に対向する部分の角部（エッジ部）等に形成されている。その他、面取り部８１は、隔壁４２の開口部６１の縁部等、陰極側隔膜１１及び／または陽極側隔膜１２と接触し得る箇所に任意に形成してよい。

また、膜保護構造７５の第２の例として、陰極室６及び／または陽極室７に対して陰極側隔膜１１及び／または陽極側隔膜１２に沿う方向つまり上下方向に水を供給する供給口５２と、陰極室６及び／または陽極室７から陰極側隔膜１１及び／または陽極側隔膜１２に沿う方向つまり上下方向に電解水を排出する排出口５３と、の少なくともいずれかを含む。すなわち、供給口５２及び排出口５３は、陰極側隔膜１１及び／または陽極側隔膜１２に対し交差する方向への水流により生じる水圧による陰極側隔膜１１及び／または陽極側隔膜１２の損傷を抑制する部分である。

同様に、膜保護構造７５の第３の例として、図１及び図６に示す中間室８に対して陰極側隔膜１１及び陽極側隔膜１２に沿う方向つまり上下方向に食塩水を供給する供給口６２と、中間室８から陰極側隔膜１１及び陽極側隔膜１２に沿う方向つまり上下方向に食塩水を排出する排出口６３と、の少なくともいずれかを含む。すなわち、供給口６２及び排出口６３は、陰極側隔膜１１及び陽極側隔膜１２に対し交差する方向への水流により生じる水圧による陰極側隔膜１１及び陽極側隔膜１２の損傷を抑制する部分である。

さらに、膜保護構造７５の第４の例として、陰極側隔膜１１及び／または陽極側隔膜１２を支持可能な三つ以上の支持部を含む。本実施の形態では、図１、図４及び図５に示す分岐部５６が支持部の機能を有する。分岐部５６は、陰極室６及び／または陽極室７に水が供給され電気分解が行われるときに陰極側隔膜１１及び／または陽極側隔膜１２を支持可能となっている。分岐部５６を陰極室６及び／または陽極室７に三つ以上設定することで、陰極側隔膜１１及び／または陽極側隔膜１２を支える強度を分散し、陰極側隔膜１１及び／または陽極側隔膜１２の分岐部５６との物理的接触による損傷を抑制する。

また、膜保護構造７５の第５の例として、陰極室６及び／または陽極室７内の分岐部５６間の分岐流路５７に均等または略均等に水を供給する配管構造である供給配管構造５４を含む。

供給配管構造５４は、供給口５２から流入した水を陰極室６及び／または陽極室７に導く導入配管部８３と、この導入配管部８３から水を分岐部５６間に分岐させる複数の分岐配管部８４と、を有する。導入配管部８３は、陰極室６及び／または陽極室７の短手方向の一方寄りの上部にある供給口５２からＬ字状に屈曲して外板４１の短手方向に沿って配置されている。導入配管部８３は、一定または略一定の流路面積を有する。分岐配管部８４は、導入配管部８３から上下方向に沿って、互いに平行または略平行に配置される。各分岐配管部８４の上端部が、各分岐流路５７に対向する位置で合流部５９と連通している。分岐配管部８４は、導入配管部８３以下の流路面積を有し、かつ、供給口５２から遠い位置の分岐配管部８４ほど、流路面積が大きくなるように形成されている。このため、供給配管構造５４は、供給口５２から流入する水を、導入配管部８３から各分岐配管部８４へと、分岐部５６間の分岐流路５７に均等または略均等に分配するように構成されている。供給配管構造５４は、水圧による陰極側隔膜１１及び／または陽極側隔膜１２の損傷を抑制する部分である。

また、膜保護構造７５の第６の例として、陰極室６及び／または陽極室７内の分岐部５６間の分岐流路５７から均等または略均等に電解水を排出する配管構造である排出配管構造５５を含む。

排出配管構造５５は、陰極室６及び陽極室７から電解水を排出する複数の分岐配管部８６と、これら分岐配管部８６から電解水を合流させて排出口５３へと導く導出配管部８７と、を有する。分岐配管部８６は、上下方向に沿って、互いに平行または略平行に配置される。分岐配管部８６の下端部が、分岐流路５７に対向する位置で合流部５８と連通している。分岐配管部８６は、導出配管部８７以下の流路面積を有し、かつ、排出口５３から遠い位置ほど、流路面積が大きくなるように形成されている。導出配管部８７は、Ｌ字状に屈曲して外板４１の短手方向に沿って配置され、陰極室６及び陽極室７の短手方向の一方寄りの上部にある排出口５３に連通している。導出配管部８７に各分岐配管部８６が接続されている。このため、排出配管構造５５は、分岐部５６間の分岐流路５７から合流部５９を経て排出口５３へと陰極室６及び／または陽極室７の電解水を均等または略均等に排出するように構成されている。排出配管構造５５は、水圧による陰極側隔膜１１及び／または陽極側隔膜１２の損傷を抑制する部分である。

さらに、膜保護構造７５の第７の例として、図６に示す中間室８において陰極室６及び陽極室７の分岐流路５７に対応する位置に食塩水を均等または略均等に流す配管構造である供給配管構造６４及び排出配管構造６５を含む。

供給配管構造６４は、供給口６２から流入した食塩水を中間室８に導く導入配管部９０と、この導入配管部９０から食塩水を分岐部５６間に対応する位置に分岐させる複数の分岐配管部９１と、を有する。これら導入配管部９０と分岐配管部９１との構造は、供給配管構造５４の導入配管部８３と分岐配管部８４との構造と同様であるから、詳細な説明を省略する。

また、排出配管構造６５は、中間室８から食塩水を排出する複数の分岐配管部９３と、これら分岐配管部９３から食塩水を合流させて排出口６３へと導く導出配管部９４と、を有する。これら分岐配管部９３と導出配管部９４との構造は、排出配管構造５５の分岐配管部８６と導出配管部８７との構造と同様であるから、詳細な説明を省略する。

また、膜保護構造７５の第８の例として、図９に示すようにシール部材４３から凹部５１の縁部を超えて陰極室６及び／または陽極室７内に突出して形成された突出部９６を含む。突出部９６は、凹部５１の縁部が陰極側隔膜１１及び／または陽極側隔膜１２（図１）と直接接触することを阻止する部分である。すなわち、突出部９６は、陰極側隔膜１１及び／または陽極側隔膜１２（図１）との物理的接触により陰極側隔膜１１及び／または陽極側隔膜１２（図１）との損傷を抑制する部分である。突出部９６は、穴部７０の縁部を構成し、凹部５１の縁部を所定距離、例えば１ｍｍ超えて陰極室６及び／または陽極室７内に突出している。なお、図１０及び図１１に示すシール部材４４についても、開口部６１（図１）の縁部から同様に突出するように穴部７１の縁部に突出部９７を備えていてよい。

さらに、膜保護構造７５の第９の例として、陰極側隔膜１１及び／または陽極側隔膜１２を陰極１３及び／または陽極１４に接近させた位置に保持するシール部材４４を含む。本実施の形態では、シール部材４４は、陰極側隔膜１１及び／または陽極側隔膜１２と、隔壁４２と、の間に膜支持部７２が介在されることで、陰極側隔膜１１及び／または陽極側隔膜１２を陰極１３及び／または陽極１４に近接させた位置に固定し、電気分解時の陰極側隔膜１１及び／または陽極側隔膜１２の位置を安定させて陰極側隔膜１１及び／または陽極側隔膜１２の振動を抑制し、陰極１３及び／または陽極１４との接触による陰極側隔膜１１及び／または陽極側隔膜１２の焼けを防止する。すなわち、シール部材４４は、電気分解時の陰極１３及び／または陽極１４からの熱による陰極側隔膜１１及び／または陽極側隔膜１２の損傷を抑制する膜保護部材である。

そして、生成装置１は、図１２（ａ）に示すように、給水源に対し、電解槽５を１つ備えるものでもよいし、図１２（ｂ）に示すように、給水源に対し複数の電解槽５を並列に備えるものでもよい。図１２（ｂ）に示す例では、外板４１と隔壁４２とを交互に配置することで、電解槽５を複数連続で重ねて構成する。この場合、隔壁４２間に位置する外板４１には、両側面に室を形成するための凹部５１（図１）が形成される。なお、複数の電解槽５を重ねる場合には、電解槽５毎に絞りを設け、室６，７，８に流入する水、室６，７，８から排出する水を均一または略均一とすることが好ましい。さらに、各電解槽５に電解水の電気特性、例えば抵抗値等に基づき陰極側隔膜１１及び／または陽極側隔膜１２の損傷に起因する食塩水の漏れ等の異常を検出する異常検知装置を設置して、いずれの電解槽５の陰極側隔膜１１及び／または陽極側隔膜１２に異常があったかを発見できるようにしておくことが好ましい。

このように、第１の実施の形態によれば、膜保護構造７５を備えることで、陰極側隔膜１１及び／または陽極側隔膜１２の損傷を抑制できる。そのため、陰極側隔膜１１及び／または陽極側隔膜１２の使用寿命を延ばすことができ、生成装置１の陰極側隔膜１１及び／または陽極側隔膜１２等のメンテナンスの頻度を減らして低コストでの電解水の生成が可能となる。

膜保護構造７５は、物理的接触と、水圧と、電気分解時の電極からの熱と、の少なくともいずれかによる陰極側隔膜１１及び／または陽極側隔膜１２の損傷を抑制することで、水を陰極室６及び陽極室７に供給し食塩水を中間室８に供給して陰極側隔膜１１及び陽極側隔膜１２を用いて電気分解により電解水を生成し排出する生成装置１において、水の給排や電気分解等の際に生じ得る物理的接触、過大な水圧、電極からの熱に対し、陰極側隔膜１１及び／または陽極側隔膜１２を確実に保護できる。

具体的に、膜保護構造７５は、電解槽５にて陰極側隔膜１１及び／または陽極側隔膜１２と接触する部分に形成された面取り部８１を含むことで、陰極側隔膜１１及び／または陽極側隔膜１２との物理的接触による陰極側隔膜１１及び／または陽陽極側隔膜１２の損傷を抑制できる。

膜保護構造７５は、陰極室６及び／または陽極室７に対して陰極側隔膜１１及び／または陽極側隔膜１２に沿う方向に電解原水を供給する供給口５２と、陰極室６及び／または陽極室７から陰極側隔膜１１及び／または陽極側隔膜１２に沿う方向に電解水を排出する排出口５３と、の少なくともいずれかを含むことで、陰極側隔膜１１及び／または陽極側隔膜１２に加わる水圧（負荷）を抑制でき、陰極側隔膜１１及び／または陽極側隔膜１２の損傷を抑制できる。

また、外板４１の下部に供給口５２を配置し、外板４１の上部に排出口５３を配置したことで、外板４１と隔壁４２とを厚み方向に交互に重ねることが可能となるので、外板４１と隔壁４２とを多数交互に重ねて複数の電解槽５をコンパクトに構成できる。

膜保護構造７５は、陰極室６及び／または陽極室７内に形成され陰極側隔膜１１及び／または陽極側隔膜１２を支持可能な三つ以上の分岐部５６を含むことで、分岐部５６，５６間の空間（分岐流路５７）を狭くし、かつ、分岐部５６自体を相対的に細く形成して陰極側隔膜１１及び／または陽極側隔膜１２を分岐部５６によって高強度に支持し、陰極側隔膜１１及び／または陽極側隔膜１２への負荷を分散して陰極側隔膜１１及び／または陽極側隔膜１２の水圧等による損傷を抑制できる。

分岐部５６を互いに平行なリブ状に形成したことで、陰極側隔膜１１及び／または陽極側隔膜１２を効果的に支持しつつ、陰極室６及び／または陽極室７内に流入する水及び陰極室６及び／または陽極室７から排出される電解水を、それぞれ陰極側隔膜１１及び／または陽極側隔膜１２に沿って分岐部５６によりガイドし、効率よく流すことができる。

膜保護構造７５は、陰極室６及び／または陽極室７内の分岐部５６間に均等に水を供給する供給配管構造５４、排出配管構造５５等の配管構造を含むことで、分岐部５６間での陰極側隔膜１１及び／または陽極側隔膜１２への水圧の偏りを抑制し、陰極側隔膜１１及び／または陽極側隔膜１２の損傷をより抑制できる。また、分岐部５６を三つ以上設定したことで、分岐部５６，５６間の空間（分岐流路５７）が狭くなっているものの、これらに対し水を均一または略均一に分散することで、水を通過させやすくでき、処理性能を確保できる。

膜保護構造７５は、外板４１と隔壁４２との隙間を水密に閉塞するシール部材４３から凹部５１の縁部を超えて陰極室６及び／または陽極室７内に突出して形成された突出部９６を含むことで、凹部５１の縁部の陰極側隔膜１１及び／または陽極側隔膜１２との物理的接触による陰極側隔膜１１及び／または陽極側隔膜１２の損傷を抑制できる。

給水源に対し、電解槽５を並列に複数配置することで、電解水の精製能力を５～１０Ｌ／分程度に増加させることができる。

また、膜保護構造７５が、繊維により形成され陰極側隔膜１１及び／または陽極側隔膜１２の位置を固定するシート状の膜保護部材であるシール部材４４を含むことで、電気分解時の陰極１３及び／または陽極１４からの熱による陰極側隔膜１１及び／または陽極側隔膜１２の焼けすなわち損傷を抑制できる。

なお、上記の第１の実施の形態においては、膜１１，１２のそれぞれと隔壁４２との間にシール部材４４を配置したが、これに限らず、図１３に示す第２の実施の形態のように、膜支持部７２の厚みを第１の実施の形態よりも大きく、例えば２倍程度に設定することで、膜１１，１２のいずれか一方と隔壁４２との間に配置し、膜支持部７２を開口部６１から膜１１，１２の他方に近接させるように配置しても、同様に膜保護部材として作用させることができる。

また、上記の各実施の形態において、供給口５２，６２と排出口５３，６３との上下関係は逆に設定してもよい。つまり、供給口５２，６２を上部、排出口５３，６３を下部に配置してもよい。

１ 生成装置
５ 電解槽
６ 室である陰極室
７ 室である陽極室
８ 室である中間室
１１ 隔膜である陰極側隔膜
１２ 隔膜である陽極側隔膜
１３ 電極である陰極
１４ 電極である陽極
４４ 膜保護部材であるシール部材
７１ 穴部
７２ 膜支持部
７５ 膜保護構造

Claims (4)

1. 給電される対をなす電極と、隔膜と、を用いて電解水を生成する生成装置であって、
   前記隔膜を介して仕切られた複数の室を有する電解槽と、
   前記隔膜の損傷を抑制する膜保護構造と、を備え、
   前記膜保護構造は、繊維により形成され前記隔膜に対して前記電極とは反対側に位置し、前記電極の熱による前記隔膜の損傷を抑制する軟質の膜保護部材を有する
   ことを特徴とする生成装置。
2. 膜保護部材は、隔膜側の室とその反対側の室とを水密にシールするシール部材である
   ことを特徴とする請求項１記載の生成装置。
3. 膜保護部材は、
   隔膜に対向して開口された穴部と、
   この穴部に形成され前記隔膜とは反対側にリブ状に突出する膜支持部と、を備える
   ことを特徴とする請求項１または２記載の生成装置。
4. 電解槽は、給水源及び電源部に対し並列に複数配置されている
   ことを特徴とする請求項１ないし３いずれか一記載の生成装置。

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