JP2000014754A - 電解酸性水製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電解のための電力を増加させることなく、ま
た電解酸性水製造装置を大型化することなく、しかも電
気分解処理が行われる塩水濃度を増加させることなく、
有効塩素濃度が高い電解酸性水を得る。 【解決手段】 直方体状の電解槽１の中央部に低抵抗中
性多孔質膜などからなる隔膜２を設けて電解槽１を２つ
の領域１ａ、１ｂに区画し、各領域１ａ、１ｂの下部の
両端部に塩素化合物添加水供給口３を設けているととも
に、各領域１ａ、１ｂの上部の中央部に排出口４を設
け、さらに各領域１ａ、１ｂに網目状電極５を設け、両
網目状電極５間に直流電源６を接続している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は電解酸性水製造装
置に関し、さらに詳細にいえば、塩素化合物添加水を収
容する電解槽内に、隔膜を挟んで１対の電極を配置し、
１対の電極間に所定の直流電圧を印加することにより塩
素化合物添加水を電気分解して電解酸性水

【０００２】を製造する装置に関する。

【従来の技術】

【０００３】従来から、電解酸性水が高い殺菌力を有し
ている（塩素の存在形態の違いに起因して酸性ないし中
性においては次亜塩素酸の数倍の殺菌力を有している）
ことが知られており、この電解酸性水を製造する装置が
提案されている。

【０００４】従来の電解酸性水製造装置は、塩水を収容
する電解槽内に、隔膜を挟んで１対の電極を配置し、１
対の電極間に所定の直流電圧を印加することにより塩水
を電気分解して電解酸性水を製造する基本的構成を採用
している。そして、電極として、平板状のものが採用さ
れている（特開平３−２５２０５７号公報参照）。

【０００５】また、ソーダ業界でも塩水を収容する電解
槽内に、隔膜を挟んで１対の電極を配置し、１対の電極
間に所定の直流電圧を印加することにより塩水を電気分
解する装置を採用している。そして、電極として、網目
状であって、網目が横長形状に設定されたものが採用さ
れている。このソーダ業界で採用されている装置は、電
気分解により発生させられる塩素ガスを効率よく収集す
るためのものであるから、電解酸性水を得るためには到
底採用することができないものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の電解酸性水
製造装置を採用した場合には、０．１％程度の希薄塩水
を電気分解して得られる電解酸性水の有効塩素濃度が高
々５０〜８０ｐｐｍであり、用途によっては十分な殺菌
力を達成することができない。具体的には、有機物の存
在下や、種子、種子の外皮に存在する菌、黴を完全に殺
菌することが困難である。

【０００７】このような不都合を解消しようとすれば、
電解酸性水の有効塩素濃度を高めればよいのであるが、
そのためには、電解のための電力を増加させ、または電
解酸性水製造装置を大型化し、または得られる電解酸性
水の量を少なくし、または電気分解処理が行われる塩水
濃度を増加させることが必要である。そして、これらの
何れかの対処を行えば、有効塩素濃度が高い電解酸性水
を得ることができるが、大幅なコストアップを招いてし
まう。

【０００８】さらに詳細に説明する。

【０００９】希薄塩水を電気分解して得られる電解水の
製造コストは、水、塩、電気の費用の総和になる。そし
て、高有効塩素濃度の電解水を得る方法として、一般に
塩濃度を高くする方法、電流密度を高くする方法が知ら
れている。しかし、塩濃度を例えば２倍にしても生成さ
れる塩素濃度は２倍にまで増加しないのであるから、コ
ストアップになってしまう。また、電流密度を高めて
も、塩水を流水しながら電解酸性水を生成する場合に
は、その生成塩素量には上限があるのであるから、電流
密度の増加に見合った有効塩素濃度の増加を達成するこ
とができず、かえって液中塩濃度が上がり、発生し逸散
する塩素ガスが増加し、ひいてはコストアップになって
しまう。このことは、図７から理解することができる。
すなわち、図７は平板電極を用いて、塩濃度を０．０５
％〜０．３％まで変化させた場合の有効塩素濃度−電流
密度特性を示しており、電流密度を増加させることによ
り有効塩素濃度が増加することが分かるとともに、塩濃
度と発生する有効塩素濃度とがリニアでないことが分か
る。また、図７からは分からないが、未反応の塩素は塩
化ナトリウムとして残留するか、塩素ガスとして逸散し
てしまう。

【００１０】

【発明の目的】この発明は上記の問題点に鑑みてなされ
たものであり、電解のための電力を増加させることな
く、また電解酸性水製造装置を大型化することなく、し
かも電気分解処理が行われる塩水濃度を増加させること
なく、有効塩素濃度が高い電解酸性水を得ることができ
る電解酸性水製造装置を提供することを目的としてい
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１の電解酸性水製
造装置は、電極として網目状電極を採用するとともに、
網目状電極の網目形状を縦長形状に設定したものであ
る。

【００１２】請求項２の電解酸性水製造装置は、前記網
目状電極として、塩素化合物添加水の電気分解により発
生させられた塩素ガスを網目内に保持する時間を長くす
ることができるように網目の形状、サイズ、電極の厚み
が設定されたものを採用するものである。

【００１３】請求項３の電解酸性水製造装置は、前記網
目状電極と隔膜との間隔が小さく設定されているととも
に、前記網目状電極と電解槽内面との間隔が小さく設定
されているものである。

【００１４】請求項４の電解酸性水製造装置は、電解槽
の、隔膜で区画された各領域に、複数個の塩素化合物添
加水供給口を設けているとともに、１個以上の排出口を
設けているものである。

【００１５】

【作用】請求項１の電解酸性水製造装置であれば、塩素
化合物添加水を収容する電解槽内に、隔膜を挟んで１対
の電極を配置し、１対の電極間に所定の直流電圧を印加
することにより塩素化合物添加水を電気分解して電解酸
性水を製造するに当たって、前記電極として網目状電極
を採用するとともに、網目状電極の網目形状を縦長形状
に設定してあるので、装置全体として大型化することな
く、有効電極面積を大きくすることができるとともに、
電気抵抗を小さくすることができ、しかも、電気分解に
より発生する塩素ガスを電極の各網目に保持できる時間
を長くして塩素ガスと電解酸性水との接触時間を長くす
ることができ、この結果、コストアップを伴うことなく
電解酸性水の有効塩素濃度を高めることができる。

【００１６】請求項２の電解酸性水製造装置であれば、
前記網目状電極として、塩素化合物添加水の電気分解に
より発生させられた塩素ガスを網目内に保持する時間を
長くすることができるように網目の形状、サイズ、電極
の厚みが設定されたものを採用するのであるから、有効
電極面積を大きくすることができるとともに、電気抵抗
を小さくすることができ、しかも、電気分解により発生
する塩素ガスを電極の各網目に保持できる時間をより長
くして塩素ガスと電解酸性水との接触時間をより長くす
ることができ、この結果、コストアップを伴うことなく
電解酸性水の有効塩素濃度をより高めることができる。

【００１７】請求項３の電解酸性水製造装置であれば、
前記網目状電極と隔膜との間隔が小さく設定されている
とともに、前記網目状電極と電解槽内面との間隔が小さ
く設定されているのであるから、請求項１または請求項
２の作用に加え、印加電圧を小さくして必要な電力を低
減することができる。

【００１８】請求項４の電解酸性水製造装置であれば、
電解槽の、隔膜で区画された各領域に、複数個の塩素化
合物添加水供給口を設けているとともに、１個以上の排
出口を設けているのであるから、請求項１から請求項３
の何れかの作用に加え、電解水が電解槽内に滞留した
り、電場を通過しない水が発生することを大幅に低減し

【００１９】て電流効率を高めることができる。

【発明の実施の形態】

【００２０】以下、添付図面を参照して、この発明の電
解酸性水製造装置の実施の態様を詳細に説明する。

【００２１】図１はこの発明の電解酸性水製造装置の一
実施態様を示す概略斜視図、図２は概略平面図、図３は
概略側面図、図４は電極の一部を拡大して示す図であ
る。

【００２２】この電解酸性水製造装置は、直方体状の電
解槽１の中央部に低抵抗中性多孔質膜などからなる隔膜
２を設けて電解槽１を２つの領域１ａ、１ｂに区画し、
各領域１ａ、１ｂの下部の両端部に塩素化合物添加水供
給口３を設けているとともに、各領域１ａ、１ｂの上部
の中央部に排出口４を設けている。そして、各領域１
ａ、１ｂに網目状電極５を設け、両網目状電極５間に直
流電源６を接続している。なお、７は電解槽１を収容す
るケーシングである。ここで、直流電源６による印加電
圧の極性を所定のタイミングで変化させることにより網
目状電極５を活性化できるようにすることが好ましい。

【００２３】前記網目状電極５は、縦長の網目形状を有
している。また、網目状電極５は、例えば、チタンに対
して、酸化イリジウムとプラチナとの混合物をメッキし
たものからなる。

【００２４】上記の電解酸性水製造装置の作用は次のと
おりである。

【００２５】２対の塩素化合物添加水供給口３を通して
各領域１ａ、１ｂに塩素化合物添加水を供給するととも
に、両網目状電極５間に直流電源６により直流電圧を印
加し、電解槽１内の塩素化合物添加水を電気分解させ
る。この電気分解によって塩素ガスが発生し、発生した
塩素ガスが網目状電極５の各網目（メッシュ、パンチ穴
など）に保持され、電解水と接触して溶解されるので、
有効塩素濃度が高い電解酸性水を得ることができ、得ら
れた電解酸性水を排出口４を通して取り出すことができ
る。

【００２６】さらに詳細に説明する。

【００２７】ソーダ電解業界では、物質生産量当たりの
電力消費量Ｗ（ｋＷｈ／ｔ）は数１で与えられることが
知られている。

【００２８】

【数１】 したがって、単位量の物質を生産するための電力を減少
させるためには、電流効率を向上させるか、電解槽電圧
を減少させればよい。これらのうち、電解槽電圧Ｖｔ
は、電流密度ｉの増加に伴って直線的に増大し、この関
係は次式で表される。 Ｖｔ＝α＋βｉ ここで、α、βは定数である。

【００２９】したがって、数１は数２で表される。

【００３０】

【数２】 電解槽における物質の生産速度は電流Ｉに比例するが、
この電流Ｉは電流密度ｉと電極面積Ｓとの積で与えられ
る。

【００３１】このため、上記の実施態様のように網目状
電極５を採用することにより電極面積Ｓを大きくするこ
とができるので、電流密度ｉを減少させても電圧を減少
させることができ、電力消費量を減少させることができ
る。ここで、電流効率は、電流密度を増加させることで
上昇すると考えられるが、電解槽電圧も増加するので、
電力消費量を考慮して電流密度を決定すればよい。ま
た、隔膜２として低抵抗中性多孔質膜を採用しているの
で、網目状電極５どうしの間の電気抵抗を小さくするこ
とができ、さらに、各領域１ａ、１ｂの下部の両端部に
塩素化合物添加水供給口３を設けているとともに、各領
域１ａ、１ｂの上部の中央部に排出口４を設けているの
で、電解槽１内で塩素化合物添加水が滞留したり、網目
状電極５を通過しない塩素化合物添加水が発生したりす
るという不都合の発生を防止することができ、この結
果、電解酸性水の有効塩素濃度を一層高めることができ
る。

【００３２】また、上記の実施態様においては、塩素化
合物添加水が各領域１ａ、１ｂごとに塩素化合物添加水
供給口３から供給されるので、両領域１ａ、１ｂへの塩
素化合物添加水の供給をバランスさせることができる。
そして、塩素化合物添加水の流れをスムーズにするため
に、排出口４の数を２つに設定することが好ましい。

【００３３】さらに、両領域１ａ、１ｂの容積を互いに
異ならせた場合において得られる有効塩素濃度（ｐｐ
ｍ）を表１に示す。なお、塩素化合物添加水の流速を同
じに設定している。

【００３４】

【表１】 表１から明らかなように、領域の容積が小さい方が有効
塩素濃度を高めることができる。

【００３５】次いで、各網目の形状による有効塩素濃度
を説明する。

【００３６】さらに詳細に説明する。

【００３７】網目状電極５を電解槽１に収容した場合に
は、各網目状電極５と隔膜２との間に間隙が形成されて
いるとともに、各網目状電極５と電解槽１の内面との間
に間隙が形成されている。そして、電気分解を行うに当
たっては、これらの間隙に塩素化合物添加水が流れる。
ここで、網目状電極５に代えて平板状電極を採用すれ
ば、各平板状電極と電解槽の内面との間隙には電流が流
れず、塩素ガスを発生させることができず、有効塩素濃
度を余り高めることができない。しかし、網目状電極５
を採用すれば、各網目状電極５と電解槽１の内面との間
隙にも電流が流れ、塩素ガスを発生させるので、有効塩
素濃度を高めることができる。ただし、この間隙が大き
くなれば、電気分解されない塩素化合物添加水が増加す
るので、有効塩素濃度を余り高めることができなくな
る。

【００３８】また、電極間隔は電解電圧に直接関係し、
この間隔を小さくすれば低電圧で電気分解を行うことが
できる。そして、各網目状電極５と隔膜２との間の間
隙、および各網目状電極５と電解槽１の内面との間の間
隙を小さくすることにより、網目状電極５による塩素ガ
スの保持を良好にすることができ、有効塩素濃度を高め
ることができる。逆に、これらの間隙を大きくすれば、
塩素ガスが殆ど溶解することなく抜けてしまう。

【００３９】したがって、これらを考慮すれば、各網目
状電極５と隔膜２との間の間隙を１〜２ｍｍに、各網目
状電極５と電解槽１の内面との間の間隙を０．５〜１ｍ
ｍに設定することが好ましい。

【００４０】また、電解槽を小型化し、かつ塩素化合物
添加水の流量を変化させない場合には、塩素化合物添加
水が網目状電極に接して電気分解される時間が短くなる
とともに、流速の増加により網目状電極による塩素ガス
の保持性が低下する。したがって、電解槽を小型化する
場合には、塩素化合物添加水の流量を減少させて、上述
の不都合の発生を防止することが好ましい。

【００４１】表２は異なる網目形状を採用した場合にお
ける有効塩素濃度（ｐｐｍ）を示している。

【００４２】

【表２】 なお、平面とは、平板状の電極を示し、Ａは上下、左右
のうち長い方のサイズが６ｍｍ、短い方のサイズが３．
２ｍｍ、厚みが１ｍｍの網目状電極を示している。ま
た、長手方向は、長い方がどの方向を向いているかを示
している。そして、面積は、平板状電極については、縦
と横とを乗算することにより求め、網目状電極について
は、長い方のサイズの半分の二乗と短い方のサイズの半
分の二乗との和の平方根に対して、厚みを乗算し、さら
に４を２回乗算することにより求め、これらの面積から
面積比を求めている。さらに、印加電圧Ｖは、電流密度
を同じにするための値を示している。また、電解槽１の
外サイズは、高さが３００ｍｍ、長さが３４０ｍｍ、幅
が９０ｍｍにそれぞれ設定されている。

【００４３】表２から明らかなように、網目状電極とし
て、上下方向のサイズが大きいものを採用することによ
り、有効塩素濃度を高めることができる。

【００４４】さらに詳細に説明する。

【００４５】液中に塩素を大量に溶解させるためには、
発生した塩素ガスを長時間液と接触させればよい。そし
て、上記網目状電極は、この目的を達成するためのもの
である。一般に、網目のサイズを小さくすれば塩素ガス
を保持し易くなるが、厚みを小さくすると塩素ガスの保
持性が低下する。また、塩素ガスを保持するためには、
気泡が網目に入り込まなければならないので、網目のサ
イズを余り小さくすることができない。さらに、網目の
頂角が小さすぎると塩素ガスの保持性が低下するので、
頂角を６０度程度以上に設定することが好ましい。これ
らを考慮した結果、網目の横幅を３ｍｍ程度、縦長さを
６ｍｍ程度、厚みを１ｍｍ程度に、それぞれ設定するこ
とにより、塩素ガスを十分に長時間網目内に保持するこ
とができた。

【００４６】また、ポリエステル不織布を基材とし、塩
素化エチレンをバインダーとする隔膜Ａ、スルホン酸化
パーフルオネイテッド陽イオン交換膜からなる隔膜Ｂ、
ポリエステル不織布を基材とし、ポリフッ化ビニルデン
および酸化チタンをバインダーとする隔膜Ｃを採用して
電解酸性水を製造した場合には、表３および図５に示す
有効塩素濃度（ｐｐｍ）、単位電力当たりの塩素生成量
（ｐｐｍ／Ｗ）が達成できた。したがって、隔膜の電気
抵抗を低くすることにより、単位電力当たりの塩素生成
量（ｐｐｍ／Ｗ）を増加させることができることが分か
る。なお、表３は、０．１％ＮａＣｌ水溶液を流量０．
７〜０．８Ｌ／分で供給しつつ電解酸性水を生成した場
合を示している。

【００４７】

【表３】 図６は電解電流密度−有効塩素濃度特性を示す図であ
る。なお、この図は、０．１％の食塩水を塩素化合物添
加水として採用した場合の特性である。

【００４８】また、表３は電解電流密度を変化させた場
合の有効塩素濃度の変化を示すものである。 図６およ
び表３から明らかなように、電解電流密度の増加にほぼ
比例して有効塩素濃度が増加する。

【００４９】したがって、隔膜２の電気抵抗を低くした
り、網目状電極５どうしの間隔を小さくしたり、印加電
圧を高めたりすることにより、有効塩素濃度を高めるこ
とができる。

【００５０】表４は電解槽を用い、０．１％の食塩水を
毎分１Ｌ流して電気分解を行った結果を示すものであ
る。なお、コントロールは平板状電極を採用した場合
を、実験１は網目状電極で１０Ａ／ｄｍ²で電解した場
合を、実験２は網目状電極で２．５Ａ／ｄｍ²で電解し
た場合を、それぞれ示している。

【００５１】

【表４】 表４から分かるように、５０ｐｐｍの有効塩素濃度を達
成するのに１／４の電力しか必要でなく、また、１５０
ｐｐｍの有効塩素濃度を達成する場合でもコントロール
よりも高い効率を実現することができる。

【００５２】

【発明の効果】請求項１の発明は、装置全体として大型
化することなく、有効電極面積を大きくすることができ
るとともに、電気抵抗を小さくすることができ、しか
も、電気分解により発生する塩素ガスを電極の各網目に
保持できる時間を長くして塩素ガスと電解酸性水との接
触時間を長くすることができ、この結果、コストアップ
を伴うことなく電解酸性水の有効塩素濃度を高めること
ができるという特有の効果を奏する。

【００５３】請求項２の発明は、有効電極面積を大きく
することができるとともに、電気抵抗を小さくすること
ができ、しかも、電気分解により発生する塩素ガスを電
極の各網目に保持できる時間をより長くして塩素ガスと
電解酸性水との接触時間をより長くすることができ、こ
の結果、コストアップを伴うことなく電解酸性水の有効
塩素濃度をより高めることができるという特有の効果を
奏する。

【００５４】請求項３の発明は、請求項１または請求項
２の効果に加え、印加電圧を小さくして必要な電力を低
減することができるという特有の効果を奏する。

【００５５】請求項４の発明は、請求項１から請求項３
の何れかの効果に加え、電解水が電解槽内に滞留した
り、電波を通過しない水が発生することを大幅に低減し
て電流効率を高めることができるという特有の効果を奏
する。

【００５６】

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の電解酸性水製造装置の一実施態様を
示す概略斜視図である。

【図２】同上の概略平面図である。

【図３】同上の概略側面図である。

【図４】電極の一部を拡大して示す図である。

【図５】隔膜に対応する有効塩素濃度および効率を示す
図である。

【図６】電解電流密度−有効塩素濃度特性を示す図であ
る。

【図７】塩濃度を０．０５％〜０．３％まで変化させた
場合の有効塩素濃度−電流密度特性を示す図である。

【符号の説明】

１ 電解槽 １ａ、１ｂ 領域 ２ 隔膜 ３ 塩素化合物添加水供給口 ４ 排水口 ５ 網目状電極

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 塩素化合物添加水を収容する電解槽
   （１）内に、隔膜（２）を挟んで１対の電極（５）を配
   置し、１対の電極（５）間に所定の直流電圧を印加する
   ことにより塩素化合物添加水を電気分解して電解酸性水
   を製造する装置であって、 前記電極（５）として網目状電極（５）を採用するとと
   もに、網目状電極（５）の網目形状を縦長形状に設定し
   てあることを特徴とする電解酸性水製造装置。
2. 【請求項２】 前記網目状電極（５）は、塩素化合物添
   加水の電気分解により発生させられた塩素ガスを網目内
   に保持する時間を長くすることができるように網目の形
   状、サイズ、電極の厚みが設定されたものである請求項
   １に記載の電解酸性水製造装置。
3. 【請求項３】 前記網目状電極（５）と隔膜（２）との
   間隔が小さく設定されているとともに、前記網目状電極
   （５）と電解槽（１）内面との間隔が小さく設定されて
   いる請求項１または請求項２に記載の電解酸性水製造装
   置。
4. 【請求項４】 電解槽（１）の、隔膜（２）で区画され
   た各領域（１ａ）（１ｂ）に、複数個の塩素化合物添加
   水供給口（３）を設けているとともに、１個以上の排出
   口（４）を設けている請求項１から請求項３の何れかに
   記載の電解酸性水製造装置。