CN108633274A - 电解水生成装置 - Google Patents

Abstract

应用到电解水透析中的电解水生成装置(1)具备主体框架(2)和收容在主体框架(2)内的电解水生成部(4)。电解水生成部(4)具有多个电解单元(41)。各电解单元(41)包括：基座(42)，能够装卸地固定在主体框架(2)上；和至少一个电解槽(43)，被固定在基座(42)上且由隔膜(49)划分阳极室(47)和阴极室(48)。电解槽(43)以悬臂状态固定在基座(42)上。

Description

电解水生成装置

技术领域

本发明涉及一种通过对水进行电解而生成电解氢水的电解水生成装置。

背景技术

一直以来，已知有如下的电解水生成装置：其具备电解槽，该电解槽具有由固体高分子电解质膜分隔的阳极室和阴极室，该电解水生成装置用于对流入电解槽内的原水进行电解。

在电解水生成装置的阴极室中，生成溶解有氢气的电解氢水。另外，近年来，在电解水生成装置中生成的溶解氢水适合去除血液透析治疗时产生的活性氧并适合减轻患者的氧化应激反应而受到关注(例如，参照专利文献1)。使用电解水的血液透析被称为电解水透析。

在大医院的电解水透析中，为了能够同时治疗多名患者而要求电解氢水的供给能力提高的电解水生成装置。这种电解水生成装置能够通过具备大容量的电解水生成部来实现。

上述大容量的电解水生成部例如能够通过包括并联连接的多个电解槽的电解单元来实现。并且，优选电解水生成部被构造为能够易于更换经长时间使用而消耗的部件。

专利文献1：日本专利公开2016-137421号公报

发明内容

本发明是鉴于上述实际情况而提出的，其主要目的在于提供一种能够易于更换经长时间使用而消耗的部件的电解水生成装置。

本发明的电解水生成装置的特征在于，具备主体框架和收容在所述主体框架内的电解水生成部，所述电解水生成部具有多个电解单元，各所述电解单元包括：基座，能够装卸地固定在所述主体框架上；和至少一个电解槽，被固定在所述基座上且由隔膜划分阳极室和阴极室，所述电解槽以悬臂状态固定在所述基座上。

在本发明所涉及的所述电解水生成装置中，优选所述基座包括用于安装所述电解槽的安装面，所述电解槽被配置在所述隔膜与所述安装面本质上正交的方向上。

在本发明所涉及的所述电解水生成装置中，优选所述电解槽包括：树脂制的壳体，具有用于区划所述阳极室及所述阴极室的壁部；和金属制的加强部件，用于加强所述壳体，所述加强部件一体地包括：主体部，沿所述壁部固定；和凸缘部，从所述主体部弯折且被固定在所述安装面上。

在本发明所涉及的所述电解水生成装置中，优选所述加强部件包括所述阳极室侧的第一加强部件和所述阴极室侧的第二加强部件，所述第一加强部件和所述第二加强部件经由所述壳体彼此固定，所述凸缘部包括：第一凸缘部，被形成在所述第一加强部件上；和第二凸缘部，被形成在所述第二加强部件上。

在本发明所涉及的所述电解水生成装置中，优选所述壳体被形成为与所述隔膜正交的第一方向的厚度尺寸小于与所述安装面正交的第二方向的宽度尺寸的扁平状。

在本发明所涉及的所述电解水生成装置中，优选多个所述电解槽沿所述第一方向并排设置。

在本发明所涉及的所述电解水生成装置中，优选所述主体框架具有沿水平方向延伸的横材，所述基座包括被支撑部，所述被支撑部受到所述横材的支撑且由固定部件固定，所述基座被配设为：通过所述固定部件的脱离，所述被支撑部被支撑在所述横材上的同时能够从所述主体框架内拉出。

对于本发明的电解水生成装置而言，电解水生成部具有多个电解单元，各电解单元包括基座和电解槽。基座能够装卸地被固定在主体框架上。通过从主体框架中拆卸基座，能够容易进行电解单元的维修，并且能够易于更换已消耗部件。此外，通过电解槽以悬臂状态固定在基座上的结构，能够从基座中易于拆卸电解槽，并且能够进一步容易进行电解槽的更换等的维修。

附图说明

图1是表示包括本发明的电解水生成装置的透析液调制用水的制备装置的一实施方式的大致结构的立体图。

图2是表示电解水生成装置结构的主视图。

图3是表示电解水生成装置结构的左视图。

图4是表示电解单元结构的立体图。

图5是表示电解槽结构的剖视图。

图6是电解槽的装配图。

图7是表示进行电解水生成部的维修的状态下的电解水生成装置的立体图。

图8是表示电解槽的变形例的结构的剖视图。

具体实施方式

下面，基于附图对本发明的一实施方式进行说明。

图1表示包括本实施方式的电解水生成装置1的透析液调制用水的制备装置100(以下，简称为制备装置100)的大致结构。制备装置100包括前处理装置200、电解水生成装置1及后处理装置300。

前处理装置200被设置在电解水生成装置1的上游侧，通过从原水中去除钙离子和镁离子等硬度成分而进行软水化，进而使用作为微细的多孔性物质的活性炭而从软水中吸附并去除氯等。待供给到前处理装置200中的原水一般使用自来水，但除此之外例如可使用井水、地下水等。

电解水生成装置1通过对经过前处理装置200的水进行电解而生成电解氢水。本实施方式的电解水生成装置1被构造为在电解水透析过程中能够将大量的电解氢水供给到后处理装置300中。

后处理装置300使用反渗透膜对电解氢水进行净化。由反渗透膜净化处理的溶解氢水例如满足作为透析液调制用水的净化标准的ISO13959标准，并且作为透析液调制用水而用于透析原液的稀释等中。

如图1所示，电解水生成装置1与上游侧的前处理装置200及下游侧的后处理装置300一同并排设置，以缩小制备装置100的设置空间(占用空间，footprint)。例如，如本实施方式那样，从制备装置100的正面观察时，优选以在水平方向上不存在间隙的方式并排设置前处理装置200、电解水生成装置1及后处理装置300。

图2及图3表示电解水生成装置1的大致结构。电解水生成装置1具备主体框架2、电源部3、电解水生成部4、进水管6及出水管7(参照图1)。

主体框架2由沿铅直方向延伸的多个纵材21和沿水平方向延伸的多个横材22等构造，该主体框架2用于支撑电源部3、电解水生成部4、进水管6及出水管7。对纵材21及横材22应用例如剖面为L字状的角钢材。主体框架2由纵材21及横材22形成为矩形状。主体框架2规定上部23、底部24、第一侧部25、第二侧部26、第三侧部27及第四侧部28。横材22具有上横材22A和配设在上横材22A的下方的下横材22B。

上部23和底部24在上下方向上位于相反侧。第一侧部25和第二侧部26位于水平方向的相反侧。在本实施方式中，第一侧部25位于制备装置100的正面侧，第二侧部26位于制备装置100的后面侧。第三侧部27及第四侧部28与第一侧部25及第二侧部26正交。第三侧部27及第四侧部28位于水平方向的相反侧。在本实施方式中，第三侧部27位于制备装置100的右侧面侧，第四侧部28位于制备装置100的左侧面侧。第三侧部27也可以位于制备装置100的左侧面侧，第四侧部28也可以位于制备装置100的右侧面侧。另外，第一侧部25、第二侧部26、第三侧部27及第四侧部28也可以由侧板来覆盖。

电源部3被固定在主体框架2的上部23。在本实施方式中，在上部23只设置有电源部3，未设置电解水生成部4、进水管6及出水管7。由此，能够易于隔离构造主要的电气系统的电源部3和构造水路的电解水生成部4、进水管6及出水管7，并且能抑制由电解水生成部4等中的漏水引起的电源部3的故障。在电源部3中也可以设置有控制电路(未图示)，该控制电路用于负责包括电解水生成部4的电解水生成装置1整体的控制。

电解水生成部4在电源部3的下方空间中被固定在主体框架2上。通过这种电源部3及电解水生成部4的配置，缩小电解水生成装置1的设置面积，并且容易在有限的空间中设置电解水生成装置1。

另外，由于电源部3位于电解水生成部4的上方，因此即使在电解水生成部4中产生漏水等的情况下，水也不易溅到电源部3，从而抑制对电气电路的影响。

电解水生成部4和电源部3通过电缆(未图示)来电连接。经由电缆，从电源部3向电解水生成部4供应用于电解的电解电流。

进水管6向电解水生成部4供给电解用的水。进水管6包括进水管60。进水管60用于连接前处理装置200和电解水生成装置1。经过前处理装置200的水经由进水管6被供给到电解水生成部4中。

出水管7用于取出在电解水生成部4的阴极侧电解后的电解氢水并向后处理装置300供给。另外，出水管7包括出水管70及排水管73(参照后述的图7)。出水管70用于连接电解水生成装置1和后处理装置300。由电解水生成部4生成的电解水经由出水管70与后处理装置300连接。排水管73用于取出在电解水生成部4的阳极侧电解后的电解氧水并向电解水生成装置1的外部排出。

电解水生成部4包括多个电解单元41。各电解单元41在电解水生成部4中沿水平方向及铅直方向排列成矩阵状。由此，能够在有限的空间内有效地配设多个电解单元41。

图4表示电解单元41的结构。电解单元41具有板状的基座42、至少一个(本实施方式中为多个)电解槽43和固定在基座42上的手柄44。基座42以沿上下方向立起的姿势通过上横材22A及下横材22B来支撑。

图5表示电解槽43的结构。电解槽43例如与日本专利公开2016-159237号公报中公开的结构相同。即，电解槽43的阳极室47和阴极室48由隔膜49来划分。在电解槽43的阳极室47及阴极室48中分别配设有供电体(未图示)，隔膜49例如使用由具有磺酸基的氟类树脂材料形成的固体高分子电解质膜，该隔膜被形成为在上下方向上较长的矩形状。各电解槽43以立起姿势被固定在基座42上。

基座42能够装卸地被固定在上横材22A及下横材22B上。通过从上横材22A及下横材22B中拆卸基座42，容易进行各电解单元41的维修，并且能够易于更换已消耗部件。

电解槽43以悬臂状态固定在基座42上。“以悬臂状态固定”是指电解槽43在一个侧部43a(例如，沿隔膜49的长边的侧部43a)上以悬臂梁状固定并支撑在基座42上。通过这种结构，能够从基座42上易于拆卸电解槽43，并且能够进一步容易进行电解槽43的更换等的维修。

基座42包括用于安装电解槽43的安装面42a。安装面42a形成为平面状。电解槽43被配置在隔膜49与安装面42a本质上正交的方向上。“本质上正交”是指隔膜49的厚度方向的中心面与安装面42a正交的形态，在隔膜49局部包括微小的凹凸(例如，隔膜49形成为波形状)的结构中，平整上述凹凸后的中心线与安装面42a正交的形态也包含在该“本质上正交”的情况中。

如图4所示，基座42具有支撑在上横材22A上的被支撑部42b。被支撑部42b被形成在从形成有安装面42a的主体部大致垂直地立起的部分。这种基座42能够通过压制加工等来容易制造。由于被支撑部42b载置在上横材22A上，因此能够由上横材22A来支撑电解单元41的荷载。

各电解单元41包括固定部件45，该固定部件45用于在上横材22A上固定被支撑部42b。固定部件45例如由具有与设置于上横材22A的内螺纹对应的外螺纹的旋钮等构造。对固定部件45也可以使用所谓快速紧固件等。通过这种固定部件，能够将各电解单元41迅速且牢固地固定在上横材22A上。

图6表示电解槽43的结构。电解槽43包括树脂制的壳体46和金属制的加强部件50。

壳体46形成为扁平状。即，与隔膜49正交的第一方向D1的厚度尺寸L1小于与安装面42a正交的第二方向D2的宽度尺寸L2。通过这种壳体46，加大隔膜49及供电体的面积对容积的比率，并且有助于提高电解效率。另外，电解槽43也形成为第一方向D1的厚度尺寸小于第二方向D2的宽度尺寸L2的扁平状。

如图4所示，在本实施方式的电解单元41中，多个电解槽43沿第一方向D1并排设置。由此，能够在一个电解单元41内紧凑地收容多个电解槽43。

如图5所示，壳体46具有用于区划阳极室47及阴极室48的壁部46a。加强部件50为了加强壳体46而安装在壁部46a的外侧。加强部件50包括阳极室47侧的第一加强部件51和阴极室48侧的第二加强部件52。第一加强部件51和第二加强部件52隔着壳体46而通过螺栓53(参照图5)彼此固定。

如图5及图6所示，第一加强部件51包括：第一主体部51a，沿阳极室47侧的壁部46a固定；和第一凸缘部51b，从第一主体部51a弯折且固定在安装面42a上。第一主体部51a和第一凸缘部51b形成为一体。由此，提高第一加强部件51的刚性，并且提高第一加强部件51带来的加强效果。在本实施方式中，第一凸缘部51b通过螺栓54等固定在基座42上，因此进一步提高第一加强部件51的刚性，并且进一步提高第一加强部件51带来的加强效果。

第二加强部件52包括：第二主体部52a，沿阴极室48侧的壁部46a固定；和第二凸缘部52b，从第二主体部52a弯折且固定在安装面42a上。与第一加强部件51同样，第二主体部52a和第二凸缘部52b形成为一体，并且第二凸缘部52b被固定在基座42上，因此进一步提高第二加强部件52的刚性，并且提高第二加强部件52带来的加强效果。

第一加强部件51包括第三凸缘部51c，该第三凸缘部51c从第一主体部51a向第二加强部件52侧弯折。第二加强部件52包括第四凸缘部52c，该第四凸缘部52c从第二主体部52a向第一加强部件51侧弯折。通过第三凸缘部51c及第四凸缘部52c，即使在远离基座42的区域中也提高加强部件50的刚性，并且有效地加强壳体46。

图7表示进行电解水生成部4的维修的状态下的电解水生成装置1。电解单元41通过横材22来支撑，并且被构造为能够以横材22为导轨沿从第二侧部26朝向第一侧部25的第一水平方向H1或从第一侧部25朝向第二侧部26的第二水平方向H2拉出及压入。在拉出及压入电解单元41时使用手柄44。通过沿第一水平方向H1拉出电解单元41，能够易于更换构造电解单元41的电解槽43等的消耗部件，并且能够在短时间内容易进行电解单元41的维修。

此外，电解单元41也可以是其整体向主体框架2的外部拉出的结构，也可以是其一部分向主体框架2的外部拉出的结构。即，如图7中的上段的电解单元41所示，电解单元41可以是能够从主体框架2中完全拆卸的结构，并且如下段的电解单元41所示，电解单元41也可以是至少在其一部分从主体框架2拉出的状态下能够支撑在主体框架2上的结构。在前者的情况下，通过更换电解单元41整体，能够缩短维修所需的时间。在后者的情况下，能够维持电解单元41被支撑在主体框架2上的状态的同时，将电解单元41的一部分向主体框架2的外部拉出，从而能够只拆卸并更换需要更换的部件。

图8表示作为电解单元41的变形例的电解单元41A。电解单元41A与电解单元41的不同点在于，以隔膜49和基座42的安装面42a本质上平行的方式配设电解槽43。关于电解单元41A中的以下未说明的部分，可采用上述电解单元41的结构。

在电解单元41A中，通过基座42和加强部件55来夹持并固定壳体46。通过基座42及加强部件55来加强壳体46。电解单元41A能够沿第一水平方向H1拉出，能够易于更换构造电解单元41A的电解槽43等的消耗部件。另外，电解槽43以悬臂状态固定在基座42上，因此能够从基座42中易于拆卸电解槽43，并且能够进一步容易进行电解槽43的更换等的维修。此外，也可以沿第三水平方向H3并排设置有多个电解单元41A。

以上，对本实施方式的电解水生成装置1进行了详细说明，但本发明并不限定于上述具体实施方式，可以变更为多种方式来实施。即，电解水生成装置1至少具备主体框架2和收容在主体框架2内的电解水生成部4，电解水生成部4具有多个电解单元41，各电解单元41包括：基座42，能够装卸地固定在主体框架2上；和至少一个电解槽43，被固定在基座42上且由隔膜49划分阳极室47和阴极室48，电解槽43以悬臂状态固定在基座42上。

附图标记说明

1 电解水生成装置

2 主体框架

4 电解水生成部

22 横材

41 电解单元

42 基座

42a 安装面

42b 被支撑部

43 电解槽

45 固定部件

46 壳体

46a 壁部

49 隔膜

51 第一加强部件

51b 第一凸缘部

52 第二加强部件

52b 第二凸缘部

Claims (7)

1.一种电解水生成装置，通过对水进行电解而生成电解水，所述电解水生成装置的特征在于，

具备主体框架和收容在所述主体框架内的电解水生成部，

所述电解水生成部具有多个电解单元，

各所述电解单元包括：基座，能够装卸地固定在所述主体框架上；和至少一个电解槽，被固定在所述基座上且由隔膜划分阳极室和阴极室，

所述电解槽以悬臂状态固定在所述基座上。

2.根据权利要求1所述的电解水生成装置，

所述基座包括用于安装所述电解槽的安装面，

所述电解槽被配置在所述隔膜与所述安装面本质上正交的方向上。

3.根据权利要求2所述的电解水生成装置，

所述电解槽包括：树脂制的壳体，具有用于区划所述阳极室及所述阴极室的壁部；和金属制的加强部件，用于加强所述壳体，

所述加强部件一体地包括：主体部，沿所述壁部固定；和凸缘部，从所述主体部弯折且被固定在所述安装面上。

4.根据权利要求3所述的电解水生成装置，

所述加强部件包括所述阳极室侧的第一加强部件和所述阴极室侧的第二加强部件，

所述第一加强部件和所述第二加强部件经由所述壳体彼此固定，

所述凸缘部包括：第一凸缘部，被形成在所述第一加强部件上；和第二凸缘部，被形成在所述第二加强部件上。

5.根据权利要求3或4所述的电解水生成装置，

所述壳体被形成为与所述隔膜正交的第一方向的厚度尺寸小于与所述安装面正交的第二方向的宽度尺寸的扁平状。

6.根据权利要求5所述的电解水生成装置，

多个所述电解槽沿所述第一方向并排设置。

7.根据权利要求1至6中的任一项所述的电解水生成装置，

所述主体框架具有沿水平方向延伸的横材，

所述基座包括被支撑部，所述被支撑部受到所述横材的支撑且由固定部件固定，

所述基座被配设为：通过所述固定部件的脱离，所述被支撑部被支撑在所述横材上的同时能够从所述主体框架内拉出。