CN109661375A - 电解水生成装置 - Google Patents

Abstract

电解水生成装置(1)具备多个用于对水进行电解的电解室(30、40、…)。在各电解室(30、40、…)中配设有：彼此相对配置的第一供电体(31、41、…)及第二供电体(32、42、…)；和隔膜(33、43、…)，用于将电解室(30、40、…)划分为第一电极室(30A、40A、…)和第二电极室(30B、40B、…)。隔膜(33)使用固体高分子膜。各电解室(30、40、…)通过使各第一电极室(30A，40A、…)串联或并联连通的第一水道(51)和使各第二电极室(30B、40B、…)串联连通的第二水道(52)来连接。在第二水道(52)的上游侧的第二电极室(30B)中生成中性电解水，在下游侧的第二电极室(40B)中生成碱性电解水。

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：其具备电解槽，该电解槽具有由隔膜分隔的电解室，该电解水生成装置通过对供给到电解室中的自来水等进行电解而生成溶解有氢的电解氢水。例如，专利文献1中公开了如下的电解水生成装置：其为了提高氢溶解浓度而具备串联连接的两个电解槽。

上述电解水生成装置具备：第一电解部，相对配置有阴极和阳极；和第二电解部，用于提高生成在第一电解部的阴极侧的碱性水的氢溶解浓度。因此，能够容易以适于饮用的pH值生成氢溶解浓度高的电解水。

专利文献1：日本专利第4417707号公报

然而，在专利文献1所记载的电解水生成装置中，伴随水的电解而在第一电解部的阴极室中析出钙等水垢。并且，在第一电解部的阴极室中析出的水垢附着在第一电解部的阴极室下游侧的水道上，从而阻碍顺畅的水流。即，水垢不仅附着在第二电解部的阴极室上，还附着在用于使第一电解部的阴极室和第二电解部的阴极连通的水道上，从而有可能会阻碍上述碱性水的顺畅流动。

发明内容

本发明是鉴于上述情况而提出的，其主要目的是提供一种电解水生成装置，其能抑制水垢附着的同时，以适于饮用的pH值生成氢溶解浓度高的电解水。

本发明为具备多个用于对水进行电解的电解室的电解水生成装置，其特征在于，在各电解室中配设有：彼此相对配置的第一供电体及第二供电体；和隔膜，用于将所述电解室划分为所述第一供电体侧的第一电极室和所述第二供电体侧的第二电极室，各电解室通过使各第一电极室串联或并联连通的第一水道和使各第二电极室串联连通的第二水道来连接，在位于所述第二水道的上游侧的所述第二电极室中生成中性电解水，在位于所述第二水道的下游侧的所述第二电极室中生成碱性电解水。

在本发明所涉及的所述电解水生成装置中，优选各所述第二电极室内的水流方向相同。

在本发明所涉及的所述电解水生成装置中，优选各电解室沿与所述水流方向垂直的方向并列设置。

在本发明所涉及的所述电解水生成装置中，优选位于所述第二水道的上游侧的电解室由第一电解槽的第一侧壁来划定，所述第二水道的至少一部分形成在所述第一侧壁的内部。

在本发明所涉及的所述电解水生成装置中，优选所述第一水道用于使各第一电极室串联连通，所述第一水道的至少一部分形成在所述第一侧壁的内部。

在本发明所涉及的所述电解水生成装置中，优选位于所述第二水道的下游侧的电解室由第二电解槽的第二侧壁来划定，所述第二水道的至少一部分形成在所述第二侧壁的内部。

在本发明所涉及的所述电解水生成装置中，优选所述第一水道用于使各第一电极室串联连通，所述第一水道的至少一部分形成在所述第二侧壁的内部。

在本发明所涉及的所述电解水生成装置中，优选配设在位于所述第二水道的上游侧的所述电解室中的所述隔膜为固体高分子膜。

本发明的电解水生成装置具备多个用于对水进行电解的电解室，在位于第二水道的上游侧的第二电极室中生成中性电解水。由于在该上游侧的第二电极室中不会产生水垢的析出，因此能够在上游侧的第二电极室和第二水道中抑制水垢的附着。此外，在上游侧的第二电极室中生成溶解有因水的电解而产生的氢气的中性电解水。

另一方面，在位于第二水道的下游侧的第二电极室中，通过水的电解来提高氢溶解浓度，并且生成还原后的碱性电解水。伴随此，虽然在下游侧的第二电极室中析出水垢，但该水垢的附着区域被限定在比下游侧的第二电极室更靠下游侧的水道中，从而也容易采取该水垢的对策。由此，能抑制水垢附着的同时，以适于饮用的pH值生成氢溶解浓度高的电解水。

附图说明

图1是表示作为本发明的一实施方式的电解水生成装置的流道的大致结构的图。

图2是表示包括电解槽的第一电极室和第一水道的剖面图。

图3是表示包括电解槽的第二电极室和第二水道的剖面图。

图4是表示电解槽和第一水道的变形例的剖面图。

图5是表示电解槽和第二水道的变形例的剖面图。

图6是表示电解水生成装置的变形例的流道的大致结构的图。

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示出作为本发明的实施方式的电解水生成装置1的流道的大致结构。电解水生成装置1例如用于生成家庭饮用水。

电解水生成装置1具备多个电解槽3、4、…。图1中示出具备一对电解槽3、4的电解水生成装置1。电解水生成装置1也可以具备三个以上的电解槽3、4、…。

电解槽3及4被串联连接。电解槽3相对于电解槽4被设置在上游侧。

电解槽3具有：电解室30，用于对水进行电解；第一供电体31及第二供电体32，彼此相对配置在电解室30内；和隔膜33，用于将电解室30划分为第一供电体31侧的第一电极室30A和第二供电体32侧的第二电极室30B。

第一供电体31及第二供电体32中的一个供电体被用作阳极供电体，另一个供电体被用作阴极供电体。通过向电解室30的第一电极室30A及第二电极室30B这两个电极室供给水，并且对第一供电体31及第二供电体32施加直流电压，从而在电解室30内产生水的电解。

上游侧的电解室30的隔膜33使用例如由具有磺酸基的氟树脂制成的固体高分子膜。在隔膜33的两面上形成有由铂制成的镀层。另一方面，第一供电体31及第二供电体32使用例如在由钛等制成的膨胀合金(エクスパンドメタル)等的网状金属表面上形成有铂镀层的供电体。这种网状的第一供电体31及第二供电体32能够夹持隔膜33的同时，使水遍及隔膜33的表面，从而促进电解室30内的电解。

隔膜33的镀层与第一供电体31及第二供电体32抵接并电连接。隔膜33使由电解产生的离子通过。第一供电体31和第二供电体32经由隔膜33电连接。在应用由固体高分子材料制成的隔膜33的电解室30中，电解氢水的pH值不会上升，即，将电解室30内的水保持中性的同时进行电解。

通过在电解室30内对水进行电解而产生氢气和氧气。例如，在第一供电体31被用作阳极供电体的情况下，在第一电极室30A中产生氧气，生成溶解有氧气的中性电解氧水。另一方面，在第二电极室30B中产生氢气，生成溶解有氢气的中性电解氢水。在第一供电体31被用作阴极供电体的情况下，在第一电极室30A中产生氢气，生成溶解有氢气的中性电解氢水。另一方面，在第二电极室30B中产生氧气，生成溶解有氧气的中性电解氧水。

电解槽4具有：第一供电体41及第二供电体42，彼此相对配置在用于对水进行电解的电解室40内；和隔膜43，用于将电解室40划分为第一供电体41侧的第一电极室40A和第二供电体42侧的第二电极室40B。

第一供电体41及第二供电体42中的一个供电体被用作阳极供电体，另一个供电体被用作阴极供电体。通过向电解室40的第一电极室40A及第二电极室40B这两个电极室供给水，并且对第一供电体41及第二供电体42施加直流电压，从而在电解室40内产生水的电解。

隔膜43例如由聚四氟乙烯(PTFE)亲水膜构造。隔着隔膜43相对配置的第一供电体41及第二供电体42使用例如钛等金属板。第一供电体41及第二供电体42配设在由隔膜43隔开的位置上。

在上述结构的电解槽4中，随着电解氢水的pH值上升，即随着阴极室内的水的碱性强度升高，发出电解信号。

在第一供电体41被用作阳极供电体的情况下，在第一电极室40A中产生氧气，生成溶解有氧气的酸性电解氧水。另一方面，在第二电极室40B中产生氢气，生成溶解有氢气的碱性电解氢水。在第一供电体41被用作阴极供电体的情况下，在第一电极室40A中产生氢气，生成溶解有氢气的碱性电解氢水。另一方面，在第二电极室40B中产生氧气，生成溶解有氧气的酸性电解氧水。

电解水生成装置1具有：供水道20，用于向电解室30及40供给待电解的水；和排水道61及62，用于从电解室30及40排出电解水。

从供水道20向电解水生成装置1供给原水。虽然通常利用自来水以作为原水，但除此之外可以使用例如井水、地下水等。在电解水生成装置1被用于生成饮用电解氢水等的情况下，可以在供水道20中适当设置用于净化原水的净水盒等。

供水道20分支成供水道21和供水道22。供水道21被连接到第一电极室30A的下端部。供水道22被连接到第二电极室30B的下端部。流入到供水道20中的水通过供水道21及22之后，流入到第一电极室30A及第二电极室30B中。

排水道61被连接到第一电极室40A的上端部。在图2及图4所示的电解槽4中，排水道61经由形成在电解槽4的第二侧壁4W上的水道53与第一电极室40A连接。由此，从第一电极室40A流出的水流入到排水道61中。

排水道62被连接到第二电极室40B的上端部。在图3及图5所示的电解槽4中，排水道62经由形成在电解槽4的第二侧壁4W上的水道54与第二电极室40B连接。由此，从第二电极室40B流出的水流入到排水道62中。

向供电体31、32及供电体41、42供应的电解电流通过控制部(未图示)来控制。控制部对供电体31、32及供电体41、42等各部分的控制进行管理。控制部例如具有CPU(CentralProcessing Unit，中央处理器)和存储器等，其中，该CPU执行各种运算处理和信息处理等，该存储器存储用于负责CPU操作的程序和各种信息。

控制部例如控制第一供电体31、41及第二供电体32、42的极性。

通过对第一供电体31、41及第二供电体32、42的极性进行相互变更，从而能够从排水道61排出电解氢水或电解氧水中的期望的电解水，并且从排水道62排出不需要的电解水。另外，能够通过使第一供电体31、41及第二供电体32、42作为阳极供电体或阴极供电体发挥功能的时间均匀化，来抑制电解室30及电解室40内的水垢附着。

下面，在没有预先说明的情况下，对第一供电体31、41被用作阳极供电体的情况进行说明，该说明也同样适用于第一供电体31、41被用作阴极供电体的情况。

控制部例如根据预先设定的氢溶解浓度而对施加于供电体31、32及供电体41、42的直流电压进行反馈控制，以使电解电流成为期望值。例如，在电解电流过大情况下控制部降低上述电压，在电解电流过小的情况下控制部提高上述电压。由此，能够适当控制向供电体31、32及供电体41、42供应的电解电流。

电解室30的第一电极室30A和电解室40的第一电极室40A通过第一水道51来串联连通。另外，电解室30的第二电极室30B和电解室40的第二电极室40B通过第二水道52来串联连通。如此，由于通过第二水道52来串联连通用于生成中性电解水的第二电极室30B和用于生成碱性电解水的第二电极室40B，因此即使在为了提高氢溶解浓度而增加电解电流的情况下，也能抑制电解水的pH值过度上升。因此，能够以适于饮用的pH值生成氢溶解浓度高的电解水。

此外，在第一供电体31及41被用作阳极供电体的情况下，即在第一电极室30A及40A被用作阳极室的情况下，也可以以通过第一水道51并联连通的方式来构造第一电极室30A和第一电极室40A。在该情况下，由于在第一电极室30A中生成的氧气不会流入到第一电极室40A中，因此也能向第一供电体41的表面充分地供给水。因此，能够在电解室40内有效地进行电解，从而能提高氢溶解浓度。

电解室30配设在第二水道52的上游侧，电解室40配设在第二水道52的下游侧。即，用于生成中性电解水的第二电极室30B配设在第二水道52的上游侧，用于生成碱性电解水的第二电极室40B配设在第二水道52的下游侧。由此，在位于上游侧的第二电极室30B中不会产生水垢的析出，从而能够在第二电极室30B及第二水道52中抑制水垢的附着。此外，在上游侧的第二电极室中生成溶解有因水的电解而产生的氢气的中性电解水。

另一方面，在位于第二水道52的下游侧的第二电极室40B中，通过水的电解来提高氢溶解浓度，并且生成还原后的碱性电解水。伴随此，虽然在下游侧的第二电极室中随电解而析出水垢，但该水垢的附着区域被限定在比第二电极室40B更靠下游侧的水道中，从而也容易采取该水垢的对策。例如，通过将比第二电极室40B更靠下游侧的水道的截面积设定为较大的面积等，能够容易进行水垢对策。因此，能抑制水垢附着的同时，以适于饮用的pH值生成氢溶解浓度高的“电解氢水”。

如箭头30X、40X所示，各第一电极室30A、40A内的水流方向相同。在本实施方式中，第一电极室30A、40A内的水流方向30X、40X为从第一电极室30A、40A的下端部朝向上端部的铅直方向。因此，由于第一电极室30A、40A中的水流方向30X、40X与第一电极室30A、40A中生成的氧气的移动方向一致，因此能够从第一电极室30A、40A有效地排出氧气。由此，能抑制第一电极室30A、40A中产生的氧气滞留在第一供电体31及41的表面上。因此，也能向第一供电体31及41的表面充分地供给水，从而能够在电解室30及40中有效地进行电解并提高氢溶解浓度。

如箭头30Y、40Y所示，各第二电极室30B、40B内的水流方向相同。在本实施方式中，第二电极室30B、40B内的水流方向30Y、40Y为从第二电极室30B、40B的下端部朝向上端部的铅直方向。因此，由于第二电极室30B及40B中的水流方向30Y、40Y与第二电极室30B及40B中生成的氢气的移动方向一致，因此能够从第二电极室30B及40B有效地排出氢气。由此，能抑制第二电极室30B及40B中产生的氢气滞留在第二供电体32及42的表面上。因此，也能向第二供电体32及42的表面充分地供给水，从而能够在电解室30及40中有效地进行电解并提高氢溶解浓度。

优选电解室30、40并列设置在与水流方向30X、40X、30Y、40Y垂直的方向上。在这种方式中，容易控制电解水生成装置1的高度并实现低高度化。

图2示出划定出电解室30及40的电解槽(第一电解槽)3和电解槽(第二电解槽)4的剖面。图2中示出包括第一电极室30A、40A和第一水道51的剖面。电解槽3及4例如通过树脂成型而形成。位于第一水道51的上游侧的电解室30由电解槽3的第一侧壁3W来划定。第一水道51包括水道51a及51b。水道51a以与第一电极室30A连通的方式形成在第一侧壁3W的内部。即，第一水道51的至少一部分形成在第一侧壁3W的内部。由此，能简化电解水生成装置1的结构，并能实现成本降低。水道51b连接水道51a和第一电极室40A。水道51b例如由橡胶制的管等构造，并且配设在电解槽3及4的外侧。

图3中示出包括电解槽3和电解槽4的第二电极室30B、40B及第二水道52的剖面。位于第二水道52的上游侧的电解室30由电解槽3的第一侧壁3W来划定。第二水道52包括水道52a及52b。水道52a以与第二电极室30B连通的方式形成在第一侧壁3W的内部。即，第二水道52的至少一部分形成在第一侧壁3W的内部。由此，能简化电解水生成装置1的结构，并能实现成本降低。水道52b连接水道52a和第二电极室40B。水道52b例如由橡胶制的管等构造，并且配设在电解槽3及4的外侧。

图4及图5示出图2及图3所示的电解槽3、4的变形例。图4及图5所示的电解槽3、4与图2及图3所示的电解槽3、4的不同点在于，第一水道51及第二水道52的至少一部分形成在第二侧壁4W的内部。

图4中示出包括电解槽3和电解槽4的第一电极室30A、40A及第一水道51的剖面。位于第一水道51的下游侧的电解室40由电解槽4的第二侧壁4W来划定。第一水道51包括水道51c及51d。水道51c连接第一电极室30A和水道51d。水道51c例如由橡胶制的管等构造，并且配设在电解槽3及4的外侧。水道51d以与第一电极室40A连通的方式形成在第二侧壁4W的内部。即，第一水道51的至少一部分形成在第二侧壁4W的内部。由此，能简化电解水生成装置1的结构，并能实现成本降低。

图5中示出包括电解槽3和电解槽4的第二电极室30B、40B及第二水道52的剖面。位于第二水道52的上游侧的电解室30由电解槽3的第一侧壁3W来划定。第二水道52包括水道52c及52d。水道52c连接第二电极室30B和水道52d。水道52c例如由橡胶制的管等构造，并且配设在电解槽3及4的外侧。水道52d以与第二电极室40B连通的方式形成在第二侧壁4W的内部。即，第二水道52的至少一部分形成在第二侧壁4W的内部。由此，能简化电解水生成装置1的结构，并能实现成本降低。

如图1所示，在本实施方式中，优选在供水道21及22的路径中设置有流量调节阀23。流量调节阀23用于调节流过供水道21及22的水量。通过流量调节阀23来调节流入到第一电解室30A及第二电极室30B中的水量。

在本实施方式中，优选在第一电极室40A及第二电极室40B与排水道61及62之间设置有流道切换阀63。流道切换阀63选择性地切换第一电极室40A及第二电极室40B与排水道61及62之间的连接。

通过使第一供电体31、41及第二供电体32、42的极性切换和利用流道切换阀63的流道切换同步进行，从而能够从一个排水道(例如，排水道62)不断排出用户选择的电解水(图1中为电解氢水)。

当切换第一供电体31、41及第二供电体32、42的极性时，优选由控制部使流量调节阀23和流道切换阀63连动操作的形式。由此，能够在极性的切换前后充分确保向连接到排水道62的电极室供给的水供给量的同时，控制向连接到排水道61的电极室供给的水供给量，从而有效地利用水。例如，如日本专利第5809208号公报中记载的那样，优选流量调节阀23和流道切换阀63为一体形成且由单向电动机连动驱动的形式。即，流量调节阀23和流道切换阀63由圆筒状的外筒体和内筒体等构造。在内筒体的内侧及外侧形成有构造流量调节阀23和流道切换阀63的流道，并且各流道被构造为与流量调节阀23和流道切换阀63的操作状态相应地适当交叉。这种阀装置被称为“双自动切换交叉水道阀(ダブルオートチェンジクロスライン弁)”，其有助于简化电解水生成装置1的结构和控制，并且进一步提高电解水生成装置1的商品价值。关于该电解水生成装置1，如图2至图5所示，通过在电解槽3的第一侧壁3W和电解槽4的第二侧壁4W上设置水道53及54，能够将流量调节阀23和流道切换阀63相邻配置在电解槽3和电解槽4的下方，从而能够进一步简化电解水生成装置1的结构。

图6示出作为电解水生成装置1的变形例的电解水生成装置1A。电解水生成装置1A与电解水生成装置1的不同点在于，沿水流方向30X、40X、30Y、40Y即铅直方向排列配设有电解室30、40。电解水生成装置1A中的以下未说明的结构与电解水生成装置1相同。

由于在电解水生成装置1A中沿铅直方向排列配设有电解室30及40，因此能控制电解水生成装置1A的接地面积，从而能提高电解水生成装置1A在狭小的厨房等中的设置自由度。

以上，虽然对本发明的实施方式进行了详细说明，但本发明不限定于上述的具体实施方式，可以变更为多种方式来实施。即，电解水生成装置1至少具备多个用于对水进行电解的电解室30、40、…，在各电解室30、40、…中配设有：彼此相对配置的第一供电体31、41、…及第二供电体32、42、…；以及隔膜33、43、…，用于将电解室30、40、…划分为第一供电体31、41、…侧的第一电极室30A、40A、…和第二供电体32、42、…侧的第二电极室30B、40B、…，各电解室30、40、…通过使各第一电极室30A、40A、…串联或并联连通的第一水道51和使各第二电极室30B、40B串联连通的第二水道52来连接，在位于第二水道52的上游侧的第二电极室30B中生成中性电解水，在位于第二水道52的下游侧的第二电极室40B中生成碱性电解水。

此外，在电解水生成装置1包括三个以上的电解室的情况下，对最上游侧的电解室应用电解室30，对最下游侧的电解室应用电解室40。能够对配设在最上游侧的电解室与最下游侧的电解室之间的电解室应用与电解室30或电解室40相同的结构。在该情况下，优选以生成中性电解水的电解室30不会位于生成碱性电解水的电解室40的下游侧的方式配置各电解室。

附图标记说明

1 电解水生成装置

3 电解槽

3W 第一侧壁

4 电解槽

4W 第二侧壁

30 电解室

30A 第一电极室

30B 第二电极室

31 第一供电体

32 第二供电体

33 隔膜

40 电解室

40A 第一电极室

40B 第二电极室

41 第一供电体

42 第二供电体

43 隔膜

51 第一水道

52 第二水道

Claims (8)

1.一种电解水生成装置，具备多个用于对水进行电解的电解室，所述电解水生成装置的特征在于，

在各电解室中配设有：彼此相对配置的第一供电体及第二供电体；和隔膜，用于将所述电解室划分为所述第一供电体侧的第一电极室和所述第二供电体侧的第二电极室，

各电解室通过使各第一电极室串联或并联连通的第一水道和使各第二电极室串联连通的第二水道来连接，

在位于所述第二水道的上游侧的所述第二电极室中生成中性电解水，在位于所述第二水道的下游侧的所述第二电极室中生成碱性电解水。

2.根据权利要求1所述的电解水生成装置，其中，

各所述第二电极室内的水流方向相同。

3.根据权利要求2所述的电解水生成装置，其中，

各电解室沿与所述水流方向垂直的方向并列设置。

4.根据权利要求3所述的电解水生成装置，其中，

位于所述第二水道的上游侧的电解室由第一电解槽的第一侧壁来划定，所述第二水道的至少一部分形成在所述第一侧壁的内部。

5.根据权利要求4所述的电解水生成装置，其中，

所述第一水道用于使各第一电极室串联连通，所述第一水道的至少一部分形成在所述第一侧壁的内部。

6.根据权利要求3所述的电解水生成装置，其中，

位于所述第二水道的下游侧的电解室由第二电解槽的第二侧壁来划定，所述第二水道的至少一部分形成在所述第二侧壁的内部。

7.根据权利要求6所述的电解水生成装置，其中，

所述第一水道用于使各第一电极室串联连通，所述第一水道的至少一部分形成在所述第二侧壁的内部。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的电解水生成装置，其中，

配设在位于所述第二水道的上游侧的所述电解室中的所述隔膜为固体高分子膜。