CN109071276A - 电解水生成装置 - Google Patents

Abstract

电解水生成装置(1)具备：阳极室(41)和阴极室(42)被隔膜(43)分开的电解槽(4)；用于向电解槽(4)提供水的入水管(6)；以及用于取出在电解槽(4)中电解所得的电解水的出水管(7)。出水管(7)包含与阳极室(41)连接的第一出水管(71)和与阴极室(42)连接的第二出水管(72)，第一出水管(71)的内径与第二出水管(72)的内径互不相同。在第一出水管(71)以及第二出水管(72)分别设有不与管内的电解水接触地对电解水所含的气泡进行检测的气泡传感器(8)。

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，已知有如下的电解水生成装置，即，具备具有被固体高分子电解质膜分隔的阳极室和阴极室的电解槽，并对流入到电解槽内的原水进行电解。

在电解水生成装置的阴极室，生成溶入有氢气的电解氢水。而且，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而适合于患者的氧化应激的减轻方面受到关注(例如，参考专利文献1)。使用了电解水的血液透析被称为电解水透析。

由于在综合医院进行的电解水透析能够同时进行多名患者的治疗，因此，提高了电解氢水的提供能力的电解水生成装置受到期待。这样的电解水生成装置能够通过设置大容量的电解水生成部来实现。

上述的大容量的电解水生成部例如可以通过包含多个并列连接的电解槽的电解单元而实现。为了监控各电解槽中的电解是否在正常地进行，存在有如下方法，即，设置溶解浓度传感器，其用于对在与阳极室以及阴极室连接的出水管中流动的电解水所含的气体的浓度进行检测。该方法基于来自溶解浓度传感器的输出而监控电解是否在正常地进行。然而，由于在溶解浓度传感器与电解水接触时电解水有可能被污染，因此产生不能用于电解水透析的问题。

此外，在使用大量的电解氢水的上述电解水透析中，由于在阳极室附带地生成的电解氧水被废弃，因此希望通过对被提供给阳极室的水进行限制来实现水的有效利用。

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而提出的，其主要目的在于，提供一种能够实现水的有效利用，并且能够准确地监控电解槽中的电解，同时防止电解水的污染的电解水生成装置。

用于解决课题的技术方案

本发明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：阳极室和阴极室通过隔膜被分开的电解槽；用于向所述电解槽提供水的入水管；以及用于取出在所述电解槽中电解所得的电解水的出水管，所述出水管包含与所述阳极室连接的第一出水管和与所述阴极室连接的第二出水管，所述第一出水管的内径与所述第二出水管的内径互不相同，在所述第一出水管以及所述第二出水管分别设置有不与所述电解水接触地对管内的所述电解水所含的气泡进行检测的气泡传感器。

在本发明所涉及的电解水生成装置中，优选为，所述第一出水管的所述内径比所述第二出水管的所述内径小。

在本发明所涉及的电解水生成装置中，优选为，所述入水管包含与所述阳极室连接的第一入水管和与所述阴极室连接的第二入水管，在所述第一入水管设有对水向所述阳极室的供给量进行限制的节流阀。

在本发明所涉及的电解水生成装置中，优选为，所述气泡传感器具有向所述出水管照射光的照射部以及对从所述照射部照射并透过所述出水管的光进行检测并输出电信号的受光部，所述气泡传感器基于所述电信号检测所述气泡。

发明效果

本发明的电解水生成装置具备电解槽、用于向电解槽提供水的入水管以及用于取出在电解槽中电解所得的电解水的出水管。出水管包含与阳极室连接的第一出水管和与阴极室连接的第二出水管，第一出水管的内径与第二出水管的内径互不相同。通过增大一方的内径，能够在单位时间内取出大量的电解水，通过减小另一方的内径，能够实现电解水生成装置的小型化和成本降低。而且，在阳极室以及阴极室中生成的电解水中的一方被利用而另一方被废弃的情况下，这种内径不同的第一出水管以及第二出水管能够容易地抑制另一方的取出量，从而实现水的有效利用。

而且，在第一出水管以及第二出水管分别设置有对管内的电解水所含的气泡进行检测的气泡传感器。气泡传感器不与电解水接触地检测流量。这样的非接触式的气泡传感器能够从第一出水管以及第二出水管的外部检测流量。因此，抑制了在第一出水管以及第二出水管内的杂菌的产生和繁殖，抑制了电解水的污染。

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是表示上述电解水生成装置的结构的侧视图。

图3是表示图1的气泡传感器的概略结构的图。

图4是表示包含上述电解水生成装置的其他实施方式的透析液制备用水的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。

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以及图2示出了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，还广泛应用于饮用电解水的生成。

如图1所示，电解水生成装置1具备电解槽4、入水管6以及出水管7。

如图2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等同。即，在电解槽4的阳极室41以及阴极室42分别配置有供电体，隔膜43例如使用由具有磺酸基的氟系树脂材料构成的固体高分子电解质膜，并被形成为在上下方向上较长的矩形。阳极室41和阴极室42通过隔膜43被分开。入水管6向电解槽4提供水。出水管7取出在电解槽4中电解所得的水。

出水管7包含与阳极室41连接的第一出水管71和与阴极室42连接的第二出水管72。第一出水管71包含沿着隔膜43在上下方向上延伸的管71a和在与隔膜43垂直的水平方向上延伸的管71b。第二出水管72包含沿着隔膜43在上下方向上延伸的管72a和在与隔膜43垂直的水平方向上延伸的管72b。

第一出水管71的内径与第二出水管72的内径互不相同。通过增大一方的内径，能够在单位时间内取出大量的电解水，通过减小另一方的内径，能实现电解水生成装置1的小型化以及轻量化和成本降低。而且，在阳极室41以及阴极室42中生成的电解水中的一方被利用而另一方被废弃的情况下，这种内径不同的第一出水管71以及第二出水管72能够容易地抑制另一方(被废弃的电解水)的取出量，从而实现水的有效利用。此外，在本实施方式中，管71a的内径与管71b的内径被形成为相同，管72a的内径与管72b的内径被形成为相同。

电解水生成装置1在应用于透析液制备用电解水以及饮用电解水的生成的情况下，在阴极室42中生成的电解氢水被利用，在阳极室41中生成的电解氧水被废弃。因此，在本实施方式中，向阳极室41提供的水被限制，并且第一出水管71的内径设定为比第二出水管72的内径小。在电解水生成装置1应用于在阳极室41中生成的电解氧水被利用而在阴极室42中生成的电解氢水被废弃的用途的情况下，第二出水管72的内径可被设定为比第一出水管71的内径小。

当为了提高电解氢水的溶解氢浓度而增大向阳极室41以及阴极室42的各供电体提供的电解电流时，在阳极室41中生成的电解水含有未完全溶解于电解水的氧气的气泡，在阴极室42中生成的电解水含有未完全溶解于电解水的氢气的气泡。在本电解水生成装置1的第一出水管71以及第二出水管72分别设有对管内的电解水所含的气泡进行检测的气泡传感器8。气泡传感器8被配置于管71a以及管72a。通过利用气泡传感器8检测在管71a以及管72a中流动的电解水所含的气泡，能够监控阳极室41以及阴极室42内的电解是否在正常进行。

在电解水生成装置1被用于向阳极室41提供的水受到限制的用途的情况下，在第一出水管71内流动的电解水的流速降低，气泡传感器8的检测结果倾向于容易产生误差。然而，在本电解水生成装置1中，通过使第一出水管71的内径构成为比第二出水管72的内径小，从而抑制在第一出水管71内流动的电解水的流速的降低，由此抑制气泡传感器8的检测误差。另一方面，在电解水生成装置1被用于向阴极室42提供的水受到限制的用途的情况下，通过使第二出水管72的内径构成为比第一出水管71的内径小，从而抑制在第二出水管72内流动的电解水的流速的降低，由此抑制气泡传感器8的检测误差。

入水管6包含与阳极室41连接的第一入水管61和与阴极室42连接的第二入水管62。第一入水管61包含沿着隔膜43在上下方向上延伸的管61a以及在与隔膜43垂直的水平方向上延伸的管61b。第二入水管62包含沿着隔膜43在上下方向上延伸的管62a以及在与隔膜43垂直的水平方向上延伸的管62b。

第一入水管61的内径与第二入水管62的内径互不相同。通过增大一方的内径，能够在单位时间内提供大量的水，通过减小另一方的内径，能够实现电解水生成装置1的小型化以及轻量化和成本降低。而且，在阳极室41以及阴极室42中生成的电解水中的一方被利用而另一方被废弃的情况下，这种内径不同的第一入水管61以及第二入水管62能够容易地抑制水向另一方的电极室(生成被废弃的电解水的电极室)的供给量，从而实现水的有效利用。此外，在本实施方式中，管61a的内径与管61b的内径被形成为相同，管62a的内径与管62b的内径被形成为相同。

如图1所示，优选为，在第一入水管61设置有用于限制水向阳极室41的供给量的节流阀63。利用节流阀63准确地限制向阳极室41提供的水，能够实现水的有效利用。

气泡传感器8不与电解水接触地检测流量。这种非接触式的气泡传感器8能够从第一出水管71以及第二出水管72的外部检测流量。因此，抑制了在第一出水管71以及第二出水管72内的杂菌的产生和繁殖，从而抑制了电解水的污染。

在本实施方式中，作为非接触式的气泡传感器8，应用了光学式的传感器。因此，在第一出水管71以及第二出水管72中的至少配置气泡传感器8的位置，应用了具有透光性的管材。此外，作为非接触式的气泡传感器8的其他的方式，可应用超声波式的气泡传感器等。

在电解水生成装置1的阳极室41，通过电解而产生氧气。此时，未完全溶入阳极室41内的电解水的氧气变成微小的气泡并在第一出水管71内移动。设置于第一出水管71的气泡传感器8通过检测氧气的气泡，监控阳极室41内电解是否在正常地进行。而且，能够利用气泡传感器8来监控第一出水管71的堵塞。同样地，设置于第二出水管72的气泡传感器8通过检测氢气的气泡，监控阴极室42内的电解正常进行与否以及第二出水管72的堵塞。

图3示出了配置于第一出水管71的气泡传感器8。虽然以下是对配置于第一出水管71的气泡传感器8的说明，但配置于第二出水管72的气泡传感器8也是一样的。

气泡传感器8具有照射光的照射部8a以及接受从照射部8a照射的光的受光部8b。

照射部8a例如由发光二极管等构成。照射部8a由控制部控制，并朝向受光部8b照射红外光L。受光部8b例如由光检测器之类的受光元件等构成。受光部8b对透过第一出水管71的红外光L进行光电变换，并将相当于该值的电信号输出到控制部。气泡传感器8被配置为，使第一出水管71位于照射部8a与受光部8b之间的光路上。

图3(a)示出了第一出水管71内被电解水填满的情况，图3(b)示出了第一出水管71内的电解水含有气泡的情况。

如图3(a)所示，在第一出水管71内被电解水填满的情况下，从照射部8a照射的光在第一出水管71的内部直行，结果，未入射到受光部8b从而未被检测到。在此情况下，从受光部8b向控制部输出未检测到气泡的含义的信号(低电平信号)。

另一方面，如图3(b)所示，在第一出水管71内的电解水含有气泡的情况下，从照射部8a照射的光在第一出水管71内折射，入射到受光部8b从而被检测到。在此情况下，从受光部8b向控制部输出检测到气泡的含义的信号(高电平信号)。

气泡传感器8通过传递电信号的电缆等与电解水生成装置1的控制部(未图示)电连接。控制部基于从受光部8b输出的电信号对电解水生成装置1的动作进行控制。例如，在从受光部8b向控制部持续输出未检测到气泡的含义的低电平信号的情况下，在阳极室41电解可能没有正常进行。此时，控制部通过从发光二极管照射警告光或者从扬声器发出警告声等，提醒用户注意。此时，控制部可以停止向电解槽4的电解电流的供给。

图4示出了包含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，简称为制造装置100)的概略结构。制造装置100包含前处理装置200、电解装置10以及后处理装置300。电解装置10包含电解水生成装置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被设置在电解装置10的上游侧，从原水中去除钙离子以及镁离子等硬度成分而进行软化，再利用作为微细的多孔质物质的活性炭从软水中吸附去除氯等。向前处理装置200提供的原水一般使用自来水，但除此之外，也可以使用例如井水、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构成为，在电解水透析过程中可向后处理装置300提供大量的电解氢水。

后处理装置300使用反渗透膜对电解氢水进行净化。利用反渗透膜进行了净化处理后的溶解氢水满足例如作为透析液制备用水的净化标准的ISO13959的标准，并作为透析液制备用水而用于透析原料的稀释等。

如图4所示，为了减少制造装置100的设置空间(占用空间)，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300一起被并排设置。例如，优选为，如本实施方式那样，从正面观察制造装置100时，前处理装置200、电解装置10以及后处理装置300在水平方向上无间隙地并排设置。

图5、图6以及图7示出了电解装置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2以及电源部3。

电解水生成装置1A具备电解槽4、入水管6以及出水管7(参考后述的图8)。

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1一样地设有单个电解槽4的方式。各电解槽4的结构与图1和图2所示的电解槽4一样。关于电解水生成装置1A中的在以下没有说明的部分，可采用上述的电解水生成装置1的结构。

主体框架2由在铅垂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。纵向构件21以及横向构件22例如应用截面呈L字状的角钢材料。主体框架2通过纵向构件21以及横向构件22形成为矩形。

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仅设有电源部3，未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，从而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可以设置有掌管包括电解水生成装置1A在内的电解装置10整体的控制的控制电路(未图示)。例如可以在电源部3配置对电解电流进行控制的上述控制部。

电解水生成装置1A在电源部3的下方空间被固定于主体框架2。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的设置面积减小，电解装置10在有限的空间内的设置变得容易。

电源部3通过电缆(未图示)向电解水生成装置1A提供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，水也不易蔓延到电源部3，从而能够抑制对电路的影响。

图8示出了电解水生成装置1A。各电解水生成装置1A具有：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的把手52。基座51以在上下方向上立起的姿态被横向构件22支承。

各电解槽4以立起姿态固定于基座51。各电解槽4的阳极室41(参考图2)通过管61b以及71b而并列连接。另一方面，各电解槽4的阴极室42(参考图2)通过管62b以及72b而并列连接。

如图7所示，基座51以可拆装的方式固定于横向构件22。通过在抓紧把手52的同时从横向构件22拆下基座51，各电解水生成装置1A的维护变得容易。例如，通过从主体框架2拆下包含由气泡传感器8检测到异常的电解槽4的电解水生成装置1A，并将其他的电解水生成装置1A向主体框架2的内侧推入，能够容易地更换电解水生成装置1A。而且，通过从主体框架2拉出包含由气泡传感器8检测到异常的电解槽4的电解水生成装置1A的一部分，能够容易地更换检测到异常的电解槽4。

在电解装置10中，第一入水管61包含第一主入水管61d。第一主入水管61d与管61b(参考图8)连接。同样地，第二入水管62包含第二主入水管62d。第二主入水管62d与管62b(参考图8)连接。

优选为，在第一主入水管61d设有限制管内的流量的节流阀63。通过节流阀63，流入阳极室41的水被准确地限制，从而能够实现水的有效利用。

与前处理装置200连接的入水管60分支为第一主入水管61d和第二主入水管62d。第一主入水管61d分支为多个管61b，与各电解水生成装置1A的电解槽4的阳极室41连接。第二主入水管62d分支为多个管62b，与各电解水生成装置1A的电解槽4的阴极室42连接。

在电解装置10中，第一出水管71包含第一主出水管71d。第一主出水管71d与管71b(参考图8)连接。各电解水生成装置1A的管71b会聚于第一主出水管71d。同样地，第二出水管72包含第二主出水管72d。第二主出水管72d与管72b连接(参考图8)。各电解水生成装置1A的管72b会聚于第二主出水管72d。

第二主出水管72d在主体框架2的内部与出水管70连接。第二主出水管72d与出水管70可一体地形成。第一主出水管71d在主体框架2的内部与排水管73连接。第一主出水管71d与排水管73可一体地形成。取出电解氢水的第二主出水管72d经由出水管70与后处理装置300连接。取出电解氧水的第一主出水管71d经由排水管73与排水单元(未图示)连接。

虽然以上详细说明了本实施方式的电解水生成装置1，但本发明并不限于上述的具体实施方式，而是可以变更为各种方式并实施。即，电解水生成装置1只要采用如下结构即可，即，至少具备：阳极室41和阴极室42通过隔膜43被分开的电解槽4；用于向电解槽4提供水的入水管6；以及用于取出在电解槽4中电解所得的电解水的出水管7，出水管7包含与阳极室41连接的第一出水管71和与阴极室42连接的第二出水管72，第一出水管71的内径与第二出水管72的内径互不相同，在第一出水管71以及第二出水管72分别设有对管内的电解水所含的气泡进行检测的气泡传感器8。

符号说明

1 电解水生成装置

2 主体框架

3 电源部

4 电解槽

6 入水管

7 出水管

8 气泡传感器

41 阳极室

42 阴极室

43 隔膜

61 第一入水管

62 第二入水管

71 第一出水管

72 第二出水管

Claims (4)

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：阳极室和阴极室通过隔膜被分开的电解槽；用于向所述电解槽提供水的入水管；以及用于取出在所述电解槽中电解所得的电解水的出水管，

所述出水管包含与所述阳极室连接的第一出水管和与所述阴极室连接的第二出水管，

所述第一出水管的内径与所述第二出水管的内径互不相同，

在所述第一出水管以及所述第二出水管分别设有不与所述电解水接触地对管内的所述电解水所含的气泡进行检测的气泡传感器。

2.根据权利要求1所述的电解水生成装置，其中，

所述第一出水管的所述内径比所述第二出水管的所述内径小。

3.根据权利要求1或2所述的电解水生成装置，其中，

所述入水管包含与所述阳极室连接的第一入水管和与所述阴极室连接的第二入水管，

在所述第一入水管设有对水向所述阳极室的供给量进行限制的节流阀。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的电解水生成装置，其中，

所述气泡传感器具有向所述出水管照射光的照射部以及对从所述照射部照射并透过所述出水管的光进行检测并输出电信号的受光部，所述气泡传感器基于所述电信号检测所述气泡。