CN108698861B

CN108698861B - 电解水生成装置

Info

Publication number: CN108698861B
Application number: CN201780001886.3A
Authority: CN
Inventors: 横畠功起
Original assignee: Nihon Trim Co Ltd
Current assignee: Nihon Trim Co Ltd
Priority date: 2017-01-18
Filing date: 2017-10-31
Publication date: 2022-11-08
Anticipated expiration: 2037-10-31
Also published as: CN108698861A; WO2018135076A1; JP6744827B2; JP2018114448A

Abstract

应用于电解水透析的电解水生成装置(1)具备阳极室(41)和阴极室(42)被隔膜(43)进行划分电解槽(4)、用于向电解槽(4)供给水的入水管(6)、用于取出在电解槽(4)被电解的水的出水管(7)、以及用于支承电解槽(4)、入水管(6)和出水管(7)的主体框架(2)。入水管(6)包括第1入水管(61)和比第1入水管(61)外径大的第2入水管(62)，第1入水管(61)配置在比第2入水管(62)更靠电解槽(4)的附近。

Description

电解水生成装置

技术领域

本发明涉及一种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

以往，已知具备包括由固体高分子电解质膜分隔的阳极室和阴极室的电解槽并对流入电解槽内的原水进行电解的电解水生成装置。

在电解水生成装置的阴极室生成溶解有氢气的电解氢水。另外，近年来，由电解水生成装置生成的溶解氢水，在去除血液透析治疗时产生的活性氧、适于减轻患者的氧化应激方面受到关注(例如，参见专利文献1)。使用了电解水的血液透析被称为电解水透析。

由于在综合医院的电解水透析能同时进行多名患者的治疗，因此，提高了电解氢水的供给能力的电解水生成装置受到期待。这样的电解水生成装置，通过具备大容量的电解水生成部能够实现。

上述的大容量的电解水生成部，例如可以通过包括多个并联连接的电解槽的电解单元来实现。用于供给并取出水的各种管被复杂地配置在电解水生成部。近年来，电解水生成装置的小型化的需求较大，期待在电解槽的附近的空间能够高效地配置上述管的技术。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2016-137421号公报

发明内容

发明所要解决的课题

本发明是鉴于上述实际情况所做出的，其主要目的在于提供一种能够容易地实现小型化的电解水生成装置。

用于解决课题的技术方案

本发明的第1方面的电解水生成装置是对水进行电解而生成电解氢水的电解水生成装置，其特征在于，具备：阳极室和阴极室被隔膜进行划分的电解槽；用于向所述电解槽供给水的入水管；用于取出在所述电解槽被电解的水的出水管；以及用于支承所述电解槽、所述入水管及所述出水管的主体框架，所述入水管包括第1入水管和比所述第1入水管外径大的第2入水管，所述第1入水管配置在比所述第2入水管更靠所述电解槽的附近。

优选地，在本发明的所述电解水生成装置，所述第1入水管与所述阳极室连接。

优选地，在本发明的所述电解水生成装置，所述第1入水管具有被所述主体框架支承的第1上游部和与所述电解槽连接的第1下游部。

优选地，在本发明的所述电解水生成装置，所述第1下游部包括在相对于所述隔膜正交的方向上延伸的管。

优选地，在本发明的所述电解水生成装置，所述第2入水管与所述阴极室连接。

优选地，在本发明的所述电解水生成装置，所述第2入水管具有被所述主体框架支承的第2上游部和与所述电解槽连接的第2下游部。

优选地，在本发明的所述电解水生成装置，所述第2下游部包括在相对于所述隔膜正交的方向上延伸的管。

本发明的第2方面的电解水生成装置是对水进行电解而生成电解氢水的电解水生成装置，其特征在于，具备：阳极室和阴极室被隔膜进行划分的电解槽；用于向所述电解槽供给水的入水管；用于取出在所述电解槽被电解的水的出水管；以及用于支承所述电解槽、所述入水管及所述出水管的主体框架，所述出水管包括第1出水管和比所述第1出水管外径大的第2出水管，所述第1出水管配置在比所述第2出水管更靠所述电解槽的附近。

优选地，在本发明的所述电解水生成装置，所述第1出水管与所述阳极室连接。

优选地，在本发明的所述电解水生成装置，所述第1出水管具有与所述电解槽连接的第3上游部和被所述主体框架支承的第3下游部。

优选地，在本发明的所述电解水生成装置，所述第3上游部包括在相对于所述隔膜正交的方向上延伸的管。

优选地，在本发明的所述电解水生成装置，所述第2出水管与所述阴极室连接。

优选地，在本发明的所述电解水生成装置，所述第2出水管具有与所述电解槽连接的第4上游部和被所述主体框架支承的第4下游部。

优选地，在本发明的所述电解水生成装置，所述第4上游部包括在相对于所述隔膜正交的方向上延伸的管。

发明效果

本发明的第1方面的电解水生成装置具备阳极室和阴极室被隔膜进行划分的电解槽、用于向电解槽供给水的入水管、以及用于取出在电解槽被电解的水的出水管。入水管包括第1入水管和比第1入水管外径大的第2入水管。这样的第2入水管与第1入水管相比，在确保耐压性能的同时，使内径即流路截面积增加，能够使大量的水流动。另一方面，对第1入水管而言，能使构成管的配件变小，有助于电解水生成装置的小型化。

为了防止相互干扰，第1入水管和第2入水管相对于电解槽相互的位置错开进行配置。在本发明中，与构成配件较大的第2入水管配置于比第1入水管更靠电解槽的附近的电解水生成装置相比，由于构成配件较小的第1入水管配置于比第2入水管更靠电解槽的附近，因此可以使第1入水管和第2入水管集中在电解槽附近进行配置。由此，能够容易地实现电解水生成装置的小型化。

在本发明的第2方面的电解水生成装置，出水管包括第1出水管和比第1出水管外径大的第2出水管。这样的第2出水管与第1出水管相比，在确保耐压性能的同时，使内径即流路截面积增加，能够使大量的水流动。另一方面，对第1出水管而言，能够使构成管的配件变小，有助于电解水生成装置的小型化。

为了防止相互干扰，第一出水管和第二出水管相对于电解槽相互的位置错开进行配置。在本发明中，与构成配件较大的第2出水管配置于比第1出水管更靠电解槽的附近的电解水生成装置相比，由于构成配件较小的第1出水管配置在比第2出水管更靠电解槽的附近，因此可以使第1出水管和第2出水管集中在电解槽附近进行配置。由此，能够容易地实现电解水生成装置的小型化。

附图说明

图1是表示本发明的电解水生成装置的一个实施方式的概略结构的立体图。

图2是表示电解水生成装置的结构的主视图。

图3是表示上述电解水生成装置的结构的右视图。

图4是表示包括上述电解水生成装置的其他实施方式的透析液制备用水制造装置的一个实施方式的概略结构的立体图。

图5是表示图4的电解装置的实施方式的概略结构的主视图。

图6是表示上述电解装置的概略结构的左视图。

图7是表示上述电解装置的概略结构的立体图。

图8是表示图4的电解水生成装置的结构的立体图。

图9是表示上述电解装置的主要部分的主视图。

具体实施方式

下面，基于附图对本发明的一个实施方式进行说明。

图1至图3表示本实施方式的电解水生成装置1的概略结构。电解水生成装置1，除了上述的透析液制备用水的制造以外，还广泛适用于饮用电解水的生成。

如图1所示，电解水生成装置1具备主体框架2、电解槽4、入水管6、以及出水管7。主体框架2支承电解槽4、入水管6以及出水管7。

如图3所示，电解槽4具有阳极室41、阴极室42以及隔膜43。电解槽4例如与日本特开2016-159237号公报中公开的结构相同。即，在电解槽4的阳极室41以及阴极室42，分别配置有馈电体，在隔膜43，例如使用由具有磺酸基的氟类的树脂材料组成的固体高分子电解质膜，该固体高分子电解质膜沿上下方向形成为长的矩形。阳极室41和阴极室42通过隔膜43被划分。入水管6向电解槽4供给水。出水管7取出在电解槽4被电解的水。

入水管6包括第1入水管61和比第1入水管61外径大的第2入水管62。这样的第2入水管62与第1入水管61相比，在确保耐压性能的同时，使内径即流路截面积增加，能够使大量的水流动。另一方面，对第1入水管61而言，能够使构成管的配件(例如，以可分离的方式连接管的接头61z以及与接头61z接合的螺母61y等)，有助于电解水生成装置1的小型化。

为了防止相互干扰，第一入水管61和第二入水管62相对于电解槽4相互的位置错开进行配置。在本发明中，构成配件较小的第1入水管61配置在比第2入水管62更靠电解槽4的附近。

在图3中，双点划线表示构成配件较大的第2入水管62配置在比第1入水管61更靠电解槽4的附近的电解水生成装置1Z的轮廓。由图3可以明确，与电解水生成装置1Z相比，在本电解水生成装置1，能使第1入水管61以及第2入水管62集中在电解槽4的附近进行配置。由此，能够容易地实现电解水生成装置1的小型化。

第1入水管61与阳极室41连接。在阳极室41，通过电解产生氧气并生成溶解有氧气的电解氧水。在阳极室41生成的该电解氧水由于不适于透析液制备以及饮用，因此通常被丢弃。因此，通过限制从第1入水管61流入阳极室41的水，能够实现水的有效利用。本实施方式的第1入水管61比第2入水管62的外径小，适于这样的水的有效利用。

第2入水管62与阴极室42连接。在阴极室42，通过电解产生氢并生成溶解有氢的电解氢水。在阴极室42生成的该电解氢水适于透析液制备以及饮用，电解水生成装置1优选构成为能够大量得到电解氢水。本实施方式的第2入水管62比第1入水管61的外径大，适于向阴极室42供给大量的水。

出水管7包括第1出水管71和比第1出水管71外径大的第2出水管72。这样的第2出水管72与第1出水管71相比在确保耐压性能的同时，使内径即流路截面积增加，能够使大量的水流动。另一方面，对第1出水管71而言，能够使构成管的配件变小，有助于电解水生成装置1的小型化。

为了防止相互干扰，第一出水管71和第二出水管72相对于电解槽4相互的位置错开进行配置。在本发明中，构成配件较小的第1出水管71配置在比第2出水管72更靠电解槽4的附件。

在图3中，双点划线表示构成配件较大的第2出水管72配置在比第1出水管71更靠电解槽4的附件的电解水生成装置1Z的轮廓。由图3可以明确，与电解水生成装置1Z相比，在本电解水生成装置1，能够使第1出水管71以及第2出水管72集中在电解槽4的附近进行配置。由此，能够容易地实现电解水生成装置1的小型化。

第1出水管71与阳极室41连接。如上所述，在阳极室41生成的电解氧水由于不适于透析液制备以及饮用，因此通过在阳极室41限制在第1出水管71流出的水，能够实现水的有效利用。本实施方式的第1出水管71比第2出水管72的外径小，适于这样的水的有效利用。

第2出水管72与阴极室42连接。本实施方式的第2出水管72比第1出水管71的外径大，适于从阴极室42取出大量的电解氢水。

第1入水管61具有第1上游部61a和第1下游部61b。第1上游部61a被主体框架2支承。第1下游部61b与阳极室41连接。

第1下游部61b具有在相对于隔膜43正交的方向D1上延伸的管61c。由此，沿着方向D1配置多个电解槽4，经由管61c能够将这些阳极室41彼此连结。

另一方面，第2入水管62具有第2上游部62a和第2下游部62b。第2上游部62a被主体框架2支承。第2下游部62b与阴极室42连接。

第2下游部62b具有在方向D1上延伸的管62c。由此，沿着方向D1配置多个电解槽4，经由管62c能够将这些阴极室42彼此连结，从而能够生成大量的电解氢水。如图3所示，与较小的构成配件连接的管61c配置在比管62c在隔膜43的面内方向上更靠电解槽4的附近，能够使管61c以及管62c集中配置在电解槽4的附近，能够容易地实现电解水生成装置1的小型化。

第1出水管71具有第3上游部71a和第3下游部71b。第3上游部71a与阳极室41连接。第3下游部71b被主体框架2支承。

第3上游部71a具有在方向D1上延伸的管71c。由此，沿方向D1配置多个电解槽4，经由管71c能够将这些阳极室41彼此连接。

另一方面，第2出水管72具有第4上游部72a和第4下游部72b。第4上游部72a与阴极室42连接。第4下游部72b被主体框架2支承。

第4上游部72a具有在方向D1上延伸的管72c。由此，沿着方向D1配置多个电解槽4，经由管72c能够将阴极室42彼此连接，能够生成大量的电解氢水。如图3所示，与较小的构成配件连接的管71c配置在比管72c在隔膜43的面内方向上更靠电解槽4的附近，使管71c以及管72c能够集中配置在电解槽4的附近，能够容易地实现电解水生成装置1的小型化。

图4表示包括上述电解水生成装置1的变形例即电解水生成装置1A的透析液制备用水的制造装置100(以下仅记作制造装置100)的概略结构。制造装置100包括前处理装置200、电解装置10以及后处理装置300。电解装置10包括电解水生成装置1A。前处理装置200与电解装置10通过入水管60连接。电解装置10与后处理装置300通过出水管70连接。

前处理装置200设置在电解装置10的上游侧，从原水中去除钙离子以及镁离子等硬度成分进行软水化，进而使用微细的多孔物质即活性炭从软水中吸附、去除氯等。在供给至前处理装置200的原水，一般利用自来水，但除此之外，例如也可以使用井水、地下水等。

电解装置10对通过了前处理装置200的水进行电解，生成电解氢水。本实施方式的电解装置10以在电解水透析中可以向后处理装置300供给大量的电解氢水的方式构成。

后处理装置300使用反渗透膜对电解氢水进行浄化。通过反渗透膜进行了净化处理的溶解氢水例如满足透析液制备用水的净化标准即ISO13959的基准，作为透析液制备用水被用于透析基础试剂的稀释等。

如图4所示，为了减小制造装置100的设置空间(占地面积)，电解装置10与上游侧的前处理装置200以及下游侧的后处理装置300一起并列设置。例如，如本实施方式一样，从制造装置100的正面观察时，优选使前处理装置200、电解装置10以及后处理装置300在水平方向上没有间隙地并列设置。

图5、图6以及图7表示电解装置10的概略结构。电解装置10具备多个电解水生成装置1A、主体框架2A以及电源部3。

电解水生成装置1A具备主体框架2、电解槽4、入水管6以及出水管7(参见后述的图8)。主体框架2构成主体框架2A的一部分，并支承电解槽4、入水管6以及出水管7。

本实施方式的电解水生成装置1A，在设有多个电解槽4这一点上与上述电解水生成装置1不同。也可以是与电解水生成装置1同样地设置单一的电解槽4的方式。各电解槽4的结构与图1至图3所示的电解槽4相同。电解水生成装置1A中，关于在以下没有说明的部分，可以采用上述的电解水生成装置1的结构。

主体框架2A由在垂直方向上延伸的多个纵向构件21和在水平方向上延伸的多个横向构件22等构成，对电源部3、电解水生成装置1A、入水管6以及出水管7等进行支承。在纵向构件21以及横向构件22，例如，适用截面为L字状的角钢材料。主体框架2A通过纵向构件21以及横向构件22形成为矩形。

电源部3固定于主体框架2A的上部23。在本实施方式中，在上部23仅设置有电源部3，没有设置电解水生成装置1A、入水管6以及出水管7。由此，能够容易地使构成主要的电气系统的电源部3与构成水管的电解水生成装置1A、入水管6以及出水管7隔离，能够抑制由电解水生成装置1A等的漏水引起的电源部3的故障。在电源部3，可以设置对包括电解水生成装置1A的电解装置10整体进行控制的控制电路(未图示)。

电解水生成装置1A在电源部3的下方的空间被固定在主体框架2A上。通过这样的电源部3以及电解水生成装置1A的配置，电解装置10的设置面积变小，向有限的空间的电解装置10的设置变得容易。

电源部3经由电缆(未图示)向电解水生成装置1A供给用于电解的电解电流。在本实施方式中，由于电源部3位于电解水生成装置1A的上方，因此即使在电解水生成装置1A发生漏水等的情况下，水也难以蔓延到电源部3，对电路的影响得到抑制。

图8表示电解水生成装置1A。各电解水生成装置1A具有：主体框架2以及多个电解槽4、与各电解槽4连接的入水管6以及出水管7、支承各电解槽4的板状的基座51、以及固定于基座51的手柄52。基座51以在上下方向上立起的姿态通过横向构件22被支承。各电解槽4以立起姿态固定于基座51。优选使各电解槽4在与隔膜43(参见图3)垂直的水平方向H1上排列。由此，能够在一个电解水生成装置1A内紧凑地容纳多个电解槽4。

基座51以可装卸的方式固定于横向构件22。通过从横向构件22将基座51拆卸，各电解水生成装置1A的维护变得容易，从而使消耗的配件能够容易地更换。

各电解水生成装置1A以由横向构件22引导并可以拉出的方式进行配置。通过沿横向构件22将电解水生成装置1A向主体框架2A的外侧拉出，使电解水生成装置1A从主体框架2A容易地被拉出，通过将其他的电解水生成装置1A向主体框架2A的内侧推入，使电解水生成装置1A被交换。

各电解槽4的阳极室41(参见图3)通过管61c以及管71c并联连接。另一方面，各电解槽4的阴极室42(参见图3)通过管62c以及管72c并联连接。

图9表示从水平方向H1观察时的电解装置10的主要部分。电解水生成装置1A沿与水平方向H1垂直的水平方向H3并列设置。入水管6的结构与电解水生成装置1的入水管6相同。即，入水管6包括第1入水管61和比第1入水管61外径大的第2入水管62，构成配件较小的第1入水管61配置在比第2入水管62更靠电解槽4的附近。由此，能使第1入水管61以及第2入水管62集中在电解槽4的附近进行配置，能够容易地实现电解水生成装置1A的小型化。特别地，在本实施方式中，抑制了沿上下方向配置有多个电解水生成装置1A的电解装置10的高度，实现小型化变得容易。

在电解水生成装置1A中，第1入水管61包括第1主入水管61d。第1主入水管61d构成第1上游部61a。第1主入水管61d与第1下游部61b的管61c连接(参见图8)。同样地，第2入水管62包括第2主入水管62d。第2主入水管62d构成第2上游部62a。第2主入水管62d与第2下游部62b的管62c连接(参见图8)。

如图7所示，优选在第1主入水管61d设置有限制管内的流量的节流阀61e。通过节流阀61e，流入阳极室41的水被准确限制，能实现水的有效利用。

与前处理装置200连接的入水管60分支为第1主入水管61d和第2主入水管62d。第1主入水管61d分支为多个管61c并与各电解水生成装置1A的电解槽4的阳极室41连接。第2主入水管62d分支为多个管62c并与各电解水生成装置1A的电解槽4的阴极室42连接。

出水管7的结构与电解水生成装置1的出水管7一样。即，出水管7包括第1出水管71和比第1出水管71外径大的第2出水管72，构成配件较小的第1出水管71配置在比第2出水管72更靠电解槽4的附近。由此，能够使第1出水管71以及第2出水管72集中在电解槽4的附近进行配置，能够容易地实现电解水生成装置1A的小型化，与上述同样地，抑制电解装置10的高度，实现小型化变得容易。

在电解水生成装置1A中，第1出水管71包括第1主出水管71d。第1主出水管71d构成第3下游部71b。第1主出水管71d与第3上游部71a的管71c连接(参见图8)。同样地，第2出水管72包括第2主出水管72d。第2主出水管72d构成第4下游部72b。第2主出水管72d与第4上游部72a的管72c连接(参见图8)。第2主出水管72d经由出水管70与后处理装置300连接。

以上详细说明了本实施方式的电解水生成装置1等，但本发明并不限于上述的具体的实施方式，而是可以变更为各种方式并实施。即，电解水生成装置1至少具备阳极室41和阴极室42被隔膜43进行划分的电解槽4、用于向电解槽4供给水的入水管6、用于取出在电解槽4被电解的水的出水管7、以及用于支承电解槽4、入水管6以及出水管7的主体框架2，入水管6包括第1入水管61和比第1入水管61外径大的第2入水管62，第1入水管61配置在比第2入水管62更靠电解槽4的附近即可。

另外，电解水生成装置1至少具备阳极室41和阴极室42被隔膜43进行划分的电解槽4、用于向电解槽4提供水的入水管6、用于取出在电解槽4被电解的水的出水管7、以及用于支承电解槽4、入水管6以及出水管7的主体框架2，出水管7包括第1出水管71和比第1出水管71外径大的第2出水管72，第1出水管71可以配置在比第2出水管72更靠电解槽4的附近。

符号说明

1 电解水生成装置

2 主体框架

4 电解槽

6 入水管

7 出水管

41 阳极室

42 阴极室

43 隔膜

61 第1入水管

61a 第1上游部

61b 第1下游部

62 第2入水管

62a 第2上游部

62b 第2下游部

71 第1出水管

71a 第3上游部

71b 第3下游部

72 第2出水管

72a 第4上游部

72b 第4下游部

Claims

1.一种电解水生成装置，其对水进行电解而生成电解氢水，该电解水生成装置的特征在于，具备：

阳极室和阴极室被隔膜进行划分的电解槽；

用于向所述电解槽供给水的入水管；

用于取出在所述电解槽被电解的水的出水管；以及

用于支承所述电解槽、所述入水管及所述出水管的主体框架，

所述隔膜是由具有磺酸基的氟类的树脂材料组成的固体高分子电解质膜，

所述入水管包括第1入水管和比所述第1入水管外径大的第2入水管，

所述第1入水管配置在比所述第2入水管更靠所述电解槽的附近，

所述出水管包括第1出水管和比所述第1出水管外径大的第2出水管，

所述第1出水管配置在比所述第2出水管更靠所述电解槽的附近。

2.根据权利要求1所述的电解水生成装置，其中，

所述第1入水管与所述阳极室连接。

3.根据权利要求1或2所述的电解水生成装置，其中，

所述第1入水管具有被所述主体框架支承的第1上游部和与所述电解槽连接的第1下游部。

4.根据权利要求3所述的电解水生成装置，其中，

所述第1下游部包括在相对于所述隔膜正交的方向上延伸的管。

5.根据权利要求1或2所述的电解水生成装置，其中，

所述第2入水管与所述阴极室连接。

6.根据权利要求1或2所述的电解水生成装置，其中，

所述第2入水管具有被所述主体框架支承的第2上游部和与所述电解槽连接的第2下游部。

7.根据权利要求6所述的电解水生成装置，其中，

所述第2下游部包括在相对于所述隔膜正交的方向上延伸的管。

8.根据权利要求1所述的电解水生成装置，其中，

所述第1出水管与所述阳极室连接。

9.根据权利要求1或8所述的电解水生成装置，其中，

所述第1出水管具有与所述电解槽连接的第3上游部和被所述主体框架支承的第3下游部。

10.根据权利要求9所述的电解水生成装置，其中，

所述第3上游部包括在相对于所述隔膜正交的方向上延伸的管。

11.根据权利要求1或8所述的电解水生成装置，其中，

所述第2出水管与所述阴极室连接。

12.根据权利要求1或8所述的电解水生成装置，其中，

所述第2出水管具有与所述电解槽连接的第4上游部和被所述主体框架支承的第4下游部。

13.根据权利要求12所述的电解水生成装置，其中，

所述第4上游部包括在相对于所述隔膜正交的方向上延伸的管。