JP3547819B2

JP3547819B2 - 電解水生成装置

Info

Publication number: JP3547819B2
Application number: JP29517394A
Authority: JP
Inventors: 信夫阿知波
Original assignee: Hoshizaki Electric Co Ltd
Current assignee: Hoshizaki Electric Co Ltd
Priority date: 1994-11-29
Filing date: 1994-11-29
Publication date: 2004-07-28
Anticipated expiration: 2019-07-28
Also published as: JPH08150390A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、通常の水、希薄食塩水等の被電解水を電解して、酸性水であるアノード室側生成水とアルカリ性水であるカソード室側生成水を得る電解水生成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電解水生成装置の一形式として、特公平４−４２０７７号公報、特開平６−４７９号公報に示されているように、電解槽内をイオン透過能を有する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アノード室とカソード室を構成してこれら両電極間にて被電解水を電解し、アノード室側生成水とカソード室側生成水を得る電解水生成装置がある。
【０００３】
この種形式の電解水生成装置においては、被電解水の電解中に同被電解水中に混在しているカルシウム、マグネシウム、珪酸物等の無機物が電解室内にスケールとして析出して電極や電解室の壁部に付着し、電解効率を著しく低下させるとともに、電解室内を汚染する。このため、電解途中で電解効率が低下した場合には、電解を中断して両電極の極性を反転させて陽極およびアノード室をアルカリ性水で洗浄し、かつ陰極およびカソード室を酸性水で洗浄する手段が採られる。この場合、被電解水がカルシウム、マグネシウム等を多く含む硬水またはこれをベースとする水溶液である場合には、アルカリ性水が生成されるカソード室および陰極でのスケールの析出量が特に多くなる。また、被電解水が珪酸物を多く含む地下水またはこれをベースとする水溶液である場合には、アノード室および陽極上にスケールが析出する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、各電解室および各電極に析出したスケールを除去するための電解槽の洗浄では、電解生成水の酸性、アルカリ性等の特性、スケールの特性、スケールの析出量等から、アノード室や陽極上のスケールを除去するには、各電極に対する印加電圧は低電圧でかつ印加時間も短時間でよいが、カソード室や陰極上のスケールを除去するには、アノード室や陽極上のスケールを除去する場合に比較して各電極に対する印加電圧を高くし、かつ印加時間も長時間を必要とする。従って、電解槽の洗浄において、特にカソード室および陰極上のスケールを十分に除去して清浄化するには、高いｐＨのアルカリ性水中で電極に高い負の電圧を長時間印加する必要があり、この状態では陰極の腐食が助長されて同電極が早期に損傷して、電解効率の著しい低下をもたらすことになる。
【０００５】
従って、本発明の目的は、この種形式の電解水生成装置において、電解時におけるカソード室側生成水であるアルカリ性水のｐＨの上昇を抑制して、カソード室内でのスケールの生成、および生成されたスケールの電極、カソード室等への付着を抑制することにある。
【０００６】
【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するもので、その第１の発明は、電解槽内をイオン透過能を有する隔膜にて区画して形成された一対の隔室のうち、一方の隔室に第１の電極を配置して第１の電解室を構成するとともに他方の隔室に一対の第２の電極を配置して第２の電解室を構成し、かつ前記第１の電極と前記第２の電極の一方とからなる第１の電極対と、前記第２の電極の一方と他方とからなる第２の電極対の２組の電極対を構成し、電解時前記第１の電極と前記第２の電極の他方を陽極とし、かつ前記第２の電極の一方を陰極として前記各電極対を同時に動作させることを特徴とするものである。
【０００７】
また、本発明の第２の発明は、電解槽内をイオン透過能を有する隔膜にて区画して形成された一対の隔室のうち、一方の隔室に一対の第１の電極を配置して第１の電解室を構成するとともに他方の隔室に一対の第２の電極を配置して第２の電解室を構成し、かつ前記第１の電極の一方と前記第２の電極の一方とからなる第１の電極対と、前記第１の電極の一方と他方とからなる第２の電極対と、前記第２の電極の一方と他方とからなる第３の電極対の３組の電極対を構成し、電解時前記第１の電極の一方と前記第２の電極の他方を同一極性とするとともに、前記第１の電極の他方と前記第２の電極の一方を前記極性とは異なる同一極性として、電解時前記第１の電極対を動作させるとともに、前記第２の電極対と前記第３の電極対とを選択的に動作させることを特徴とするものである。
【０００８】
本発明の第２の発明に係る電解水生成装置においては、下記の２つの電解の態様を採ることができる。すなわち、第１の態様は、第１の電極対と第２の電極対を動作させる電解においては第１の電極の一方を陰極、同電極の他方を陽極、第２の電極の一方を陽極とし、かつ第１の電極対と第３の電極対を動作させる電解においては第１の電極の一方を陽極、第２の電極の一方を陰極、同電極の他方を陽極とすることを特徴とし、また第２の態様は、第１の電極対と第２の電極対を動作させる電解においては第１の電極の一方を陽極、同電極の他方を陰極、第２の電極の一方を陰極とし、かつ第１の電極対と第３の電極対を動作させる電解においては第１の電極の一方を陰極、第２の電極の一方を陽極、同電極の他方を陰極とすることを特徴とするものである。
【０００９】
【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、第１の電極を配置した第１の電解室がアノード室となり、かつ一対の第２の電極を配置した第２の電解室がカソード室となって、被電解水の電解がなされる。すなわち、当該電解水生成装置においては、第１の電解室の陽極である第１の電極と第２の電解室の陰極である第２の電極の一方とからなる第１の電極対と、第２の電解室の陰極である第２の電極の一方と陽極である第２の電極の他方とからなる第２の電極対が同時に動作して電解がなされる。かかる電解においては、第１の電極対間には高電流が付与され、かつ第２の電極対間には低電流が付与される。
【００１０】
当該電解水生成装置において、第１の電極対間では付与された電流、電圧に応じた所定の電解がなされ（主電解）、第１の電解室では酸性水であるアノード室側生成水が生成されるとともに、第２の電解室ではアルカリ性水であるカソード室側生成水が生成される。また、これと同時に第２の電極対間で低電流に基づく電解（補助電解）により第２の電解室に低いｐＨのアルカリ性水が生成される。例えば、第２の電解室では、第１の電極対間での電解によりｐＨが１２程度のアルカリ性水が生成されるとともに、第２の電極対間での電解によりｐＨが９程度のアルカリ性水が生成され、この低いｐＨのアルカリ性水の生成に起因して第２の電解室で生成されるカソード室側生成水はそのｐＨを低減され、通常の電解（主電解）により生成されるアルカリ性水に比較してｐＨが低くなる。
【００１１】
従って、当該電解水生成装置においては、電解時におけるカソード室側生成水のｐＨの上昇を抑制し得て、カソード室内でのスケールの生成、および生成されたスケールの電極、カソード室等への付着を抑制することができる。なお、第２の電解室で生成したわずかなスケールの除去、および第１の電解室で生成したわずかなスケールの除去には、第１の電極対の各電極の極性を切り換えて低電圧、低電流を短時間の間印加することによりなされる。
【００１２】
本発明の第２の発明に係る電解水生成装置における第１の態様では、第１の電極対と第２の電極対を動作させる電解においては第１の電極の一方を陰極、同電極の他方を陽極、第２の電極の一方を陽極とし、かつ第１の電極対と第３の電極対を動作させる電解においては第１の電極の一方を陽極、第２の電極の一方を陰極、同電極の他方を陽極とし、前者の電解と後者の電解とが選択的になされるものである。これらの電解のうち前者の電解にあっては、第１の電解室がカソード室となるとともに第２の電解室がアノード室となって主電解がなされるとともに、第１の電解室にて補助電解がなされる。また、後者の電解にあっては、第１の電解室がアノード室となるとともに第２の電解室がカソード室となって主電解がなされるとともに、第２の電解室にて補助電解がなされる。
【００１３】
従って、第１の電解の態様では、前者、後者のいずれの電解においてもカソード室側生成水であるアルカリ性水のｐＨは低く、カソード室内でのスケールの生成、および生成されたスケールの電極、カソード室等への付着を抑制することができるとともに、各電極の寿命を向上させることができる。また、これら両電解を選択的に切り換えることにより、アノード室とカソード室とが選択的に変更され、電解室および電極の洗浄が効果的になされる。
【００１４】
また、本発明の第２の発明に係る電解水生成装置における電解の第２の態様では、第１の電極対と第２の電極対を動作させる電解においては第１の電極の一方を陽極、同電極の他方を陰極、第２の電極の一方を陰極とし、かつ第１の電極対と第３の電極対を動作させる電解においては第１の電極の一方を陰極、第２の電極の一方を陽極、同電極の他方を陰極とし、前者の電解と後者の電解とが選択的になされるものである。これらの電解のうち前者の電解にあっては、第１の電解室がアノード室となるとともに第２の電解室がカソード室となって主電解がなされるとともに、第１の電解室にて補助電解がなされる。また、後者の電解にあっては、第１の電解室がカソード室となるとともに第２の電解室がアノード室となって主電解がなされるとともに、第２の電解室にて補助電解がなされる。
【００１５】
従って、第２の電解の態様では、前者、後者のいずれの電解においても、カソード室での電解をアノード室での電解と同じ程度にするにはカソード室側の電極への電気量が少なくてよく、このためカソード室側生成水であるアルカリ性水のｐＨを低く抑制することができる。また、これら両電解を選択的に切り換えることにより、アノード室とカソード室とが選択的に変更され、各電解室および各電極の洗浄が効果的になされる。従って、カソード室内でのスケールの生成、および生成されたスケールの電極、カソード室等への付着を抑制することができるとともに、各電極の寿命を向上させることができる。なお、当該電解においては、アノード室側生成水である酸性水のｐＨが補助電解により若干低くなって弱酸性となる。
【００１６】
【実施例】
以下、本発明を図面を参照して説明するに、図１には本発明の第１実施例に係る電解水生成装置１０が示されている。当該電解水生成装置１０は希薄食塩水を被電解水とする電解水生成装置であり、電解槽１１内に配設した隔膜１２にて一対の隔室１３，１４が形成されており、第１隔室１３には第１電極１５が配置され、かつ第２隔室１４には第２電極の主電極１６ａと補助電極１６ｂが配置されている。隔膜１２はイオン透過能を有する半透膜である。また、各電極１５，１６ａ，１６ｂとしては、板状のチタンの表面を白金−イリジウムの焼成被膜で被覆してなる白金−イリジウム系電極、板状のチタンの表面を白金鍍金または白金の焼成被膜で被覆してなる白金系電極が採用される。
【００１７】
当該電解水生成装置１０においては、供給配管１７ａから希薄食塩水が両隔室１３，１４へ供給され、かつ第１隔室１３にて生成された電解水が第１排水管１７ｂから排出されるとともに、第２隔室１４にて生成された電解水が第２排出管１７ｃから排出される。また、各電極１５，１６ａ，１６ｂは直流電源１８ａに接続されているとともに、直流電源１８ａは制御装置１８ｂに接続されていて、制御装置１８ｂにより各電極１５，１６ａ，１６ｂに付与される電圧、電流が制御される。本実施例においては、電解時第１電極１５が陽極、第２電極の主電極１６ａが陰極、補助電極１６ｂが陽極とされ、第１電極１５と主電極１６ａが第１電極対として、また主電極１６ａと補助電極１６ｂとして動作される。従って、当該電解水生成装置１０においては、第１隔室１３がアノード室として機能し、かつ第２隔室１４がカソード室として機能する。
【００１８】
このように構成した電解水生成装置１０においては、第１隔室１３および第２隔室１４に希薄食塩水が供給されるとともに、第１電極１５には正電圧、第２電極の主電極１６ａには負電圧、従電圧１６ｂには正電圧が印加されて電解が開始される。本実施例においては、第１電極対に対しては１５Ａの電流が付与され、かつ第２電極対には５Ａの電流が付与される。これにより、第１隔室１３および第２隔室１４にて第１電極１５と第２電極の主電極１６ａとからなる第１電極対による主電解がなされるとともに、第２隔室１４にて第２電極の主電極１６ａと補助電極１６ｂとからなる第２電極対による補助電解がなされ、第１排出管１７ｂからは酸性水であるアノード室側生成水が排出され、かつ第２排出管１７ｃからはアルカリ性水であるカソード室側生成水が排出される。
【００１９】
このように、当該電解水生成装置１０においては、第１電極対による主電解と、これと同時に第２隔室１４で第２電極対による補助電解がなされ、この補助電解により第２隔室１４に低いｐＨのアルカリ性水が生成される。例えば、第２隔室１４では、主電解によりｐＨが１２程度のアルカリ性水が生成されるが、第２電極対での補助電解によりｐＨが９程度のアルカリ性水が生成されるため、この低いｐＨのアルカリ性水の生成に起因して第２隔室１４で生成されるカソード室側生成水はそのｐＨを低減され、主電解により生成されるアルカリ性水に比較してｐＨが低くなる。従って、当該電解水生成装置１０においては、電解時における第２隔室１４で生成されるアルカリ性水のｐＨの上昇を抑制し得て、第２隔室１４内でのスケールの生成、および生成されたスケールの各電極１６ａ，１６ｂ、第２隔室１４等への付着を抑制することができる。
【００２０】
なお、第１，第２隔室１３，１４で生成したわずかのスケールの除去には、第１電極対を構成する各電極１５，１６ａの極性を切り換えて低電圧、低電流を短時間の間印加することによりなされる。これにより、第１隔室１３内ではアルカリ性水が、第２隔室１４内では酸性水がそれぞれ生成され、発生したスケールの除去がなされる。
【００２１】
図２には、本発明の第２実施例に係る電解水生成装置２０が示されている。当該電解水生成装置２０は第１実施例に係る電解水生成装置１０と同様に希薄食塩水を被電解水とする電解水生成装置であり、電解槽２１内に配設した隔膜２２にて一対の隔室２３，２４が形成されており、第１隔室２３には一対の第１電極である主電極２５ａと補助電極２５ｂが配置され、かつ第２隔室２４には一対の第２電極である主電極２６ａと補助電極２６ｂが配置されている。隔膜２２はイオン透過能を有する半透膜である。また、各電極２５ａ，２５ｂ，２６ａ，２６ｂは直流電源２８ａに接続されており、かつ直流電源２８ａは制御装置２８ｂに接続されている。なお、その他の構成は第１実施例に係る電解水生成装置１０と同様であるため、同一の構成部分については２０番台の類似の符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００２２】
しかして、当該電解水生成装置２０においては、第１電極の主電極２５ａと第２電極の主電極２６ａとからなる第１電極対と、第１電極の主電極２５ａと補助電極２５ｂとからなる第２電極対と、第２電極の主電極２６ａと補助電極２６ｂとからなる第３電極対の３組の電極対を構成し、電解時前記第１電極の主電極２５ａと第２電極の補助電極２６ｂを同一極性とするとともに、第１電極の補助電極２５ｂと第２電極の主電極２６ａを前記極性とは異なる同一極性として、電解時第１電極対を動作させるとともに、第２電極対と第３電極対とを選択的に動作させるものである。かかる電解においては、図３に示す態様と図４に示す態様の２つの電解の態様を採ることができる。
【００２３】
すなわち、図３に示す第１の態様は、第１電極対と第２電極対を動作させる電解においては第１電極の主電極２５ａを陰極、同電極の補助電極２５ｂを陽極、第２電極の主電極２６ａを陽極とし（同図ａ）、かつ第１電極対と第３電極対を動作させる電解においては第１電極の主電極２５ａを陽極、第２電極の主電極２６ａを陰極、同電極の補助電極２６ｂを陽極とするものであり（同図ｂ）、これらの電解を選択的に切り換えるものである。また、図４に示す第２の態様は、第１電極対と第２電極対を動作させる電解においては第１電極の主電極２５ａを陽極、同電極の補助電極２５ｂを陰極、第２電極の主電極陰極とし（同図ａ）、かつ第１電極対と第３電極対を動作させる電解においては第１電極の主電極２５ａを陰極、第２電極の主電極２６ａを陽極、同電極の補助電極２６ｂを陰極とするものであり（同図ｂ）、これらの電解を選択的に切り換えるものである。
【００２４】
第１の電解の態様のうち、図３（ａ）に示す電解にあっては、第１隔室２３がカソード室となるとともに第２隔室２４がアノード室となって第１電極対により主電解がなされるとともに、第１隔室２３にて第２電極対により補助電解がなされる。また、図３（ｂ）に示す電解にあっては、第１隔室２３がアノード室となるとともに第２隔室２４がカソード室となって第１電極対により主電解がなされるとともに、第２隔室２４にて第３電極対により補助電解がなされる。従って、第１の電解の態様ではこれら各電解のいずにおいても、カソード室側生成水であるアルカリ性水のｐＨは低く、カソード室内でのスケールの生成、および生成されたスケールの電極、カソード室等への付着を抑制することができるとともに、各電極の寿命を向上させることができる。また、これら両電解を選択的に切り換えることにより、アノード室とカソード室とが選択的に変更され、隔室および電極の洗浄が効果的になされる。
【００２５】
また、第２の電解の態様のうち、図４（ａ）に示す電解にあっては、第１隔室２３がアノード室となるとともに第２隔室２４がカソード室となって第１電極対により主電解がなされるとともに、第１隔室２３にて第２電極対により補助電解がなされる。また、図４（ｂ）に示す電解にあっては、第１隔室２３がカソード室となるとともに第２隔室２４がアノード室となって第１電極対により主電解がなされるとともに、第２隔室２４にて第３電極対により補助電解がなされる。従って、第２の電解の態様では、これら各電解のいずれにおいても、カソード室での電解をアノード室での電解と同じ程度にするにはカソード室側の電極への電気量が少なくてよく、このためカソード室側生成水であるアルカリ性水のｐＨを低く抑制することができる。また、これら両電解を選択的に切り換えることにより、アノード室とカソード室とが選択的に変更され、各隔室および各電極の洗浄が効果的になされる。従って、カソード室内でのスケールの生成、および生成されたスケールの電極、カソード室等への付着を抑制することができるとともに、各電極の寿命を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例に係る電解水生成装置の概略的な構成図である。
【図２】本発明の第２実施例に係る電解水生成装置の概略的な構成図である。
【図３】同電解水生成装置の電解の第１の態様を示す説明図である。
【図４】同電解水生成装置の電解の第２の態様を示す説明図である。
【符号の説明】
１０，２０…電解水生成装置、１１，２１…電解槽、１３，２３…第１隔室、１４，２４…第２隔室、１５…電極、１６ａ…主電極、１６ｂ…補助電極、２５ａ，２６ａ…主電極、２５ｂ，２６ｂ…補助電極。

Claims

電解槽内をイオン透過能を有する隔膜にて区画して形成された一対の隔室のうち、一方の隔室に第１の電極を配置して第１の電解室を構成するとともに他方の隔室に一対の第２の電極を配置して第２の電解室を構成し、かつ前記第１の電極と前記第２の電極の一方とからなる第１の電極対と、前記第２の電極の一方と他方とからなる第２の電極対の２組の電極対を構成し、電解時前記第１の電極と前記第２の電極の他方を陽極とし、かつ前記第２の電極の一方を陰極として前記各電極対を同時に動作させることを特徴とする電解水生成装置。
電解槽内をイオン透過能を有する隔膜にて区画して形成された一対の隔室のうち、一方の隔室に一対の第１の電極を配置して第１の電解室を構成するとともに他方の隔室に一対の第２の電極を配置して第２の電解室を構成し、かつ前記第１の電極の一方と前記第２の電極の一方とからなる第１の電極対と、前記第１の電極の一方と他方とからなる第２の電極対と、前記第２の電極の一方と他方とからなる第３の電極対の３組の電極対を構成し、電解時前記第１の電極の一方と前記第２の電極の他方を同一極性とするとともに、前記第１の電極の他方と前記第２の電極の一方を前記極性とは異なる同一極性として、電解時前記第１の電極対を動作させるとともに、前記第２の電極対と前記第３の電極対とを選択的に動作させることを特徴とする電解水生成装置。
第２項に記載の電解水生成装置において、第１の電極対と第２の電極対を動作させる電解においては第１の電極の一方を陰極、同電極の他方を陽極、第２の電極の一方を陽極とし、かつ第１の電極対と第３の電極対を動作させる電解においては第１の電極の一方を陽極、第２の電極の一方を陰極、同電極の他方を陽極とすることを特徴とする電解水生成装置。
第２項に記載の電解水生成装置において、第１の電極対と第２の電極対を動作させる電解においては第１の電極の一方を陽極、同電極の他方を陰極、第２の電極の一方を陰極とし、かつ第１の電極対と第３の電極対を動作させる電解においては第１の電極の一方を陰極、第２の電極の一方を陽極、同電極の他方を陰極とすることを特徴とする電解水生成装置。