JP2001353488A - 電解水生成装置 - Google Patents

電解水生成装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電解水生成装置の電源投入時および直流電圧
の極性切り替え時における電極板への突入電流を減少さ
せて電極板の寿命を増大させる。 【解決手段】 電解水生成装置の電解槽10のケーシン
グ11内を隔膜12により2つの電解室R1,R2に仕
切り、各電解室内に配設した両電極板13,14を直流
電源30に接続し、印加した直流電圧により各電解室内
を通る塩水を電気分解して電解水を生成する。両電極板
の間にはキャパシタ33を接続する。キャパシタは直流
電源の内部に設けてもよい。また電解槽は、その内部の
塩水を排出した場合でも、両電極板の一部が浸る程度の
塩水がケーシング内に残留するように構成するのがよ
い。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、塩水を電気分解し
て酸性水およびアルカリ性水を生成する電解水生成装
置、特にその電源装置に関する。
【0002】
【従来の技術】この種の電解水生成装置としては、隔膜
にて区画された各画室に配設した電極に直流電圧を印加
し、各画室を通る食塩水を電気分解して酸性水およびア
ルカリ性水を生成するものがある。このような電気分解
法では、電気分解を連続して行うと各電極にカルシウム
等の塩または水酸化物等のスケールが析出して電解電流
を低下させまた電極を劣化させるという問題があるの
で、各電極に印加する直流電圧の極性を正逆切り替える
ようにしてこのような問題を防止している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし極性を切り替え
たときには、各電極に極性切替え前の電荷がしばらくは
残留するので、極性の切替え後に通電した際には、両電
極間に流れる電解槽電流は瞬間的に大きな突入電流を生
じた後に定常的な値となり、この突入電流が電極に衝撃
を与えて劣化させまたは損傷するという問題がある。
【0004】電圧印加直後に生じる電極への突入電流
は、電極に印加する直流電圧の極性の正逆切り替え時だ
けでなく、電解水生成装置の電源投入時にも生じ(図3
の電解槽電流(=電源電流)I4 参照)、これによる劣
化および損傷によっても電極板の寿命は短縮される。こ
こでいう寿命とは、生成される電解水の能力が低下して
所定の範囲から外れるようになるまでの時間を意味し、
対象となる能力は、例えば飲料・調理用電解水であれば
pH値およびORP(酸化還元電位)値であり、食塩添
加タイプの除菌洗浄用電解水ではpH値、ORPおよび
有効塩素濃度(mg/L)である。有効塩素濃度を基準とし
た場合における従来の通常の電解水生成装置の電極板の
寿命は、図4の特性Bに示すように、例えば1500時間程
度である。
【0005】本発明はこのような問題を解決して、電解
水生成装置の電源投入時および各電極に印加する直流電
圧の極性正逆切り替え時における電極板への突入電流を
減少させて電極板の寿命を増大させることを目的とす
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】このために、本発明によ
る電解水生成装置は、電解槽のケーシング内を隔膜によ
り2つの電解室に仕切るとともに各電解室内にそれぞれ
電極板を配設し、この両電極板を直流電源に接続して直
流電圧を印加し、この直流電圧により前記各電解室内を
通る塩水を電気分解して電解水を生成する電解水生成装
置において、前記両電極板の間にキャパシタを接続した
ことを特徴とするものである。
【0007】前項の発明のキャパシタは直流電源の内部
に設けてもよい。
【0008】前2項の発明の電解槽は、電解槽内の塩水
を排出した場合でも、ケーシング内に両電極板の一部が
浸る程度の塩水が残留するように構成することが好まし
い。
【0009】
【発明の実施の形態】先ず図1および図2に示す第1の
実施の形態により、本発明の説明をする。図1に示すよ
うに、この実施の形態による電解水生成装置の電解槽1
0は、ケーシング11内を隔膜12により2つの電解室
R1,R2に仕切るとともに各電解室R1,R2内にそ
れぞれ電極板13,14を配設したものであり、各電解
室R1,R2の下部および上部にはそれぞれポート15
a,15bおよび16a,16bが形成されている。
【0010】各電解室R1,R2の下部ポート15a,
16aには、塩化ナトリウム、塩化カリウム等の塩の希
薄な水溶液(以下単に塩水または希食塩水と言う)を導
入する希塩水導入管20の2つに分岐された先端部が接
続され、また各電解室R1,R2の上部ポート15b,
16bには、生成された電解水(酸性水およびアルカリ
性水)を注出する注出管21,22が接続されている。
この実施の形態では各電極板13,14の下部は、各ケ
ーシング11の各下部ポート15a,16aを形成した
位置より下方まで延びており、希塩水導入管20に設け
た排出弁27によりケーシング11内の希食塩水を排出
した場合でも希食塩水の水位は両下部ポート15a,1
6aの下縁を結ぶレベルL以下には下がらず、したがっ
て両電極板13,14の下部の一部が浸る程度の希食塩
水が残留するように構成されている。
【0011】各電極板13,14は給電線31,32を
介して直流電源30に接続されて直流電圧が印加され、
両電極板13,14の間にはキャパシタ33が接続され
ている。この直流電源30は自己フェイルセーフ機能付
きのもので、図2に示すしきい値Tを越える過電流が流
れると出力電圧を降下させるものであり、電源スイッチ
36を介して通常の交流電源35に接続されている。
【0012】上述した第1の実施の形態の実施の形態の
電解水生成装置では、希塩水導入管20から各電解室R
1,R2内に希食塩水を供給した後に電源スイッチ36
を投入して両電極板13,14に直流電圧を印加する。
各電解室R1,R2内に供給された希食塩水は印加され
る直流電圧により電気分解され、陽極となる電極板(例
えば13)側には酸性水が生成され、陰極となる電極板
(例えば14)側にはアルカリ性水が生成され、各電解
水はそれぞれ注出管21,22により注出されて使用箇
所に供給される。
【0013】上述のように電源スイッチ36を投入した
際には、図2に示すように、先ず一時的にキャパシタ3
3に大きなキャパシタ電流I1 が流れ、これと両電極板
13,14の間に流れる電解槽電流I2 の和である電源
電流I3 が一時的に上述したしきい値Tを越え、これに
より直流電源30の電圧Vはキャパシタ33がない場合
に比して一時的に低下するので、図2に示すようにゆっ
くりと立ち上がる。したがってその間に生じる電極板1
3,14への突入電流も、このようなキャパシタ33の
ない従来技術の電解槽電流(=電源電流)I4 (図3参
照)に比して減少する。なおキャパシタ33の容量は、
キャパシタ電流I1 の持続時間が、従来技術の電極板へ
の突入電流の持続時間より長くなるような値(例えば2
20マイクロファラッド)とする。
【0014】この実施の形態によれば、上述のように電
源スイッチ36投入の際に両電極板13,14の間に流
れる突入電流が従来に比して減少するので、この突入電
流による電極板13,14の劣化および損傷は減少す
る。そしてこの実施の形態の場合における有効塩素濃度
を基準とした電極板13,14の寿命は、図4の特性A
に示すように、3000時間程度となり、図4の特性Bに示
す従来技術の場合の2倍程度に増大する。そしてこれに
必要なのは低コストで入手できるキャパシタ33だけで
ある。
【0015】なおキャパシタ33は、図1の破線33A
に示すように直流電源30に内蔵させてもよく、そのよ
うにすれば電解水生成装置を設置する際にキャパシタ3
3を接続する必要がないので、設置現場における配線作
業が簡略化される。
【0016】次に図5により第2の実施の形態の説明を
する。この第2の実施の形態は、電解槽10および希塩
水導入管20は第1の実施の形態と同一であり、電解槽
10で生成された電解水の注出系統と電極板13,14
への給電系統が相違しているだけであるので、主として
この相違点につき説明し、その他の構成および作用効果
の記載は省略する。
【0017】先ず電極板13,14への給電系統の説明
をする。直流電源30は第1の実施の形態と同様、電源
スイッチ36を介して通常の交流電源35に接続された
自己フェイルセーフ機能付きのものであり、各電極板1
3,14は給電線31,32および切換スイッチ34を
介して直流電源30に接続されて直流電圧が印加され、
両給電線31,32の間には第1の実施の形態と同じキ
ャパシタ33が接続されている。切換スイッチ34は制
御装置38により作動され、所定のシーケンスにしたが
って各電極板13,14に印加する直流電圧の極性を正
逆切り替えるようになっている。この極性の切替えは制
御装置38に内蔵されるタイマに基づき行われるが、こ
の実施の形態では電解水生成装置の運転中に切替え時間
に到達しても運転が終了するまでは切替えはなされず、
次回の運転開始時に切替えがなされるようになってい
る。なおキャパシタ33は、第1の実施の形態と同様、
直流電源30に内蔵させることは可能である。
【0018】次に電解水の注出系統の説明をする。各電
解室R1,R2の上部ポート15b,16bに接続され
た各注出管21,22は、電磁切換弁25,26を介し
て注出管21,22に接続されている。各電磁切換弁2
5,26は切換スイッチ34と連動して制御装置38に
より切り替えられる。すなわち、電極板13が陽極で電
極板14が陰極となるように切換スイッチ34が切り替
えられているときは、電極板13側である導出管23が
注出管21に接続されるとともに電極板14側である導
出管24が注出管22に接続され、また電極板13が陰
極で電極板14が陽極となるように切換スイッチ34が
切り替えられているときは、電極板13側である導出管
23が注出管22に接続されるとともに電極板14側で
ある導出管24が注出管21に接続されるように、各電
磁切換弁25,26は切換スイッチ34と連動して制御
装置38により切り替えられる。これにより注出管21
は常に電解槽10の陽極側に接続されるので、注出管2
1からは常に酸性水が注出されて使用箇所に供給され、
また注出管22は常に電解槽10の陰極側に接続される
ので、注出管22からは常にアルカリ性水が注出されて
使用箇所に供給される。
【0019】初めて電源スイッチ36を投入した際に
は、第1の実施の形態の場合と同様、両電極板13,1
4の間に流れる突入電流も、このようなキャパシタ33
のない従来技術の電解槽電流に比して減少する。また前
述したように、電解水生成装置の運転中に各電極板1
3,14に印加する直流電圧の極性を正逆切り替える時
間に到達した場合は、切換スイッチ34による切替えを
行うことなく電源スイッチ36により所定の通り運転を
終了し、電源スイッチ36により次回の運転を開始する
までの間に切換スイッチ34による各電極板13,14
に印加する直流電圧の極性の切替えを行うようにする。
この運転停止の間に希塩水導入管20に設けた排出弁2
7を開いてケーシング11内の電解途中の希食塩水を排
出するが、ケーシング11内の希食塩水の水位はレベル
L以下には下がらず、両電極板13,14の下部の一部
はケーシング11内に残留した希食塩水内に浸ってい
る。運転終了の際に各電極板13,14に残留した電荷
は、この運転停止の間にケーシング11内に残留した希
食塩水を通して放電されて減少する。したがって、次の
運転開始時における電極板13,14に対する突入電流
はその分だけ減少されるので、電極板の寿命はその分だ
け増大される。
【0020】なお上述した第2の実施の形態では、運転
終了の際に各電極板13,14に残留した電荷を放電さ
せて減少させるのに、ケーシング11内に残留した希食
塩水を使用したが、各電極板13,14への給電線3
1,32に間にスイッチを設け、電解水生成装置の運転
終了から次の運転開始までの間このスイッチを短絡する
ことによりこのような残留電荷を放電させて減少させる
こともできる。
【0021】
【発明の効果】本発明によれば、電解水生成装置の電源
投入時には、一時的にキャパシタに大電流が流れて直流
電源の電圧が低下し、これにより両電極板間を流れる電
解槽電流が減少するので、その間に生じる電極板への突
入電流は従来に比して減少する。また各電極に印加する
直流電圧の極性切り替え時にも、一時的にキャパシタに
大電流が流れて直流電源の電圧が低下し、その間に残留
電荷の除去が行われるので、その間に生じる電極板への
突入電流は従来に比して減少する。このように電解水生
成装置の電源投入時および各電極に印加する直流電圧の
極性正逆切り替え時のいずれの際にも、電極板に対する
突入電流は従来に比して減少するので、突入電流による
電極板の劣化および損傷は減少し、電極板の寿命を増大
させることができる。
【0022】前項の発明において、キャパシタを直流電
源の内部に設けたものによれば、電解水生成装置を設置
する際にキャパシタを接続する必要がないので、設置現
場における配線作業が簡略化される。
【0023】前2項の発明において、電解槽は、両電極
板の一部が浸る程度の塩水が残留するようにしたものに
よれば、各電極板に残留した電荷が電極板に印加する直
流電圧を切り替える間に塩水を通して放電されるので、
その分だけ電極板に対する突入電流は減少され、電極板
の寿命を一層増大させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明による電解水生成装置の第1の実施形
態の全体構成を説明する図面である。
【図2】 図1に示す実施形態のキャパシタ電流、電解
槽電流、電源電流および電源電圧を説明する図面であ
る。
【図3】 従来技術による電解水生成装置の電解槽電流
を示す図である。
【図4】 本発明と従来技術による電極板の寿命を比較
して示す図である。
【図5】 本発明による電解水生成装置の第2の実施形
態の全体構成を説明する図面である。
【符号の説明】
10…電解槽、11…ケーシング、12…隔膜、13,
14…電極板、30…直流電源、33,33A…キャパ
シタ、R1,R2…電解室R1。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山口 弘城 愛知県豊明市栄町南館3番の16 ホシザキ 電機株式会社内 Fターム(参考) 4D061 DA03 DB07 EA02 EB04 EB05 EB06 EB12 ED13

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電解槽のケーシング内を隔膜により2つ
    の電解室に仕切るとともに各電解室内にそれぞれ電極板
    を配設し、この両電極板を直流電源に接続して直流電圧
    を印加し、この直流電圧により前記各電解室内を通る塩
    水を電気分解して電解水を生成する電解水生成装置にお
    いて、前記両電極板の間にキャパシタを接続したことを
    特徴とする電解水生成装置。
  2. 【請求項2】 前記キャパシタは前記直流電源の内部に
    設けてなる請求項1に記載の電解水生成装置。
  3. 【請求項3】 前記電解槽は、前記電解槽内の塩水を排
    出した場合でも、前記ケーシング内に前記両電極板の一
    部が浸る程度の塩水が残留するように構成したことを特
    徴とする請求項1または請求項2に記載の電解水生成装
    置。
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