JP2002316159A - 電解装置 - Google Patents

電解装置

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JP2002316159A
JP2002316159A JP2001123812A JP2001123812A JP2002316159A JP 2002316159 A JP2002316159 A JP 2002316159A JP 2001123812 A JP2001123812 A JP 2001123812A JP 2001123812 A JP2001123812 A JP 2001123812A JP 2002316159 A JP2002316159 A JP 2002316159A
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Japan
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water
electrolytic
chlorine ion
storage tank
chlorine
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Application number
JP2001123812A
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English (en)
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Yu Kawai
祐 河合
Shigeru Shirai
白井  滋
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Publication of JP2002316159A publication Critical patent/JP2002316159A/ja
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  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 塩素イオン供給手段にガス抜き手段を設ける
ことで、塩素イオン供給量を安定させると共に、常に安
定した高濃度の電解水の生成可能とする。 【解決手段】 給水手段21で電解槽20に給水する際
に、水道圧力により、食塩タンク22b内の空気などの
気体を、空気透過膜24aから外部に排気することで常
に気体が無い状態にし、確実に液体のみを電解手段20
に供給することとなり、生成する次亜塩素濃度を安定さ
せることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、塩化ナトリウム水
溶液を無隔膜電解槽に供給し電気分解(以下電解とす
る)することにより電解水を殺菌水として供給可能にし
た電解装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の電解装置としては、例え
ば、特開平4−94785号公報に記載されているよう
に塩化ナトリウム水溶液を無隔膜電解槽に供給し電解す
ることにより電解水を殺菌水として供給可能にするもの
があった。図4は前記公報に記載された従来の電解装置
を示すものである。
【0003】図4において、1は無隔膜方式の電解槽で
あり、一対の陰極2と陽極3を内部に形成されている。
この電解槽1の給水側には給水管4を接続するとともに
電解槽1の出口側に、出水管5が接続され、連続式電解
水生成装置が構成されている。
【0004】また、給水管4には水に塩化ナトリウム
(NaCl)水溶液6を添加する塩化ナトリウム添加装
置7と、塩酸(HCl)水溶液8を添加する塩酸添加装
置9が薬液供給管10、11を介して接続されている。
【0005】さらに、給水管4の薬液供給管10、11
の接続部上流側に原水分岐部12で分岐したバイパス管
13が、混合部14で出水管5の流れと合流するよう接
続されている。
【0006】また、15は電解水の流量を調整する弁
で、給水管4に設けられ、16は原水のバイパス管13
の流量を調整する弁でバイパス管13に設けている。
【0007】17は陰極2と陽極3に電気を供給する直
流電源である。
【0008】以上の構成において、給水管4より原水を
供給し、塩化ナトリウム添加装置7と塩酸添加装置9を
駆動した状態で通水電解すると、電解槽1内で次亜塩素
酸水を多く含む電解水となって出水管5より排出され
る。一方バイパス管13からの原水は、混合部14で電
解水と合流し、希釈混合され取水される。この混合割合
は弁15、16の開度を調整することでなされる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の電解装置では、以下のような課題を有する。 1)塩素イオンを供給する方法として、塩化ナトリウム
水溶液を供給する方法を用いるため、長期間、塩化ナト
リウム水溶液を補充しない為には、塩化ナトリウム添加
装置を大容量化する必要がある。 2)キッチン空間では手指の除菌だけでなく、布巾など
の漂白や排水口のぬめりの防止などに次亜塩素酸ナトリ
ウムに代表される殺菌作用・漂白作用を有する高濃度の
電解水が必要であるが、従来例では連続式電解水生成装
置であり、流水しながら電解動作を行うため、電解する
際の単位水量当たりの電解エネルギーが少なくなり、高
濃度の次亜塩素酸が生成できない。
【0010】一方、塩化ナトリウムが充填されたタンク
に、随時水道水を供給することで、常時飽和食塩水を生
成することができるが、タンク内で生じる塩化ナトリウ
ムの結晶化や、供給水温度差による溶解時間差が生じた
りし、飽和食塩水の安定供給性能が安定し難いことが考
えられる。また水道水を供給する際にタンク内に余剰空
気が析出し、この余剰空気が飽和食塩水の安定供給に悪
影響を及ぼすことも考えられる。
【0011】本発明は、前記従来の課題を解決するもの
で、長期間塩素イオンを安定して自動供給することで、
生成する電解水の次亜塩素酸濃度を安定させると共に、
小型化が可能な電解装置を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】前記従来の課題を解決す
るために、本発明の電解装置は、給水手段で供給した水
と塩素イオン供給手段で供給した塩素イオンを電気分解
して電解水を生成する電解手段において、塩素イオン供
給手段の塩素イオン貯留部にガス抜き手段を設けたもの
である。
【0013】これによって、塩素イオン貯留部内に気体
が析出或いは混入しても、ガス抜き手段で定期的に外部
へ排出される。よって、塩素イオンを含む液体を定量供
給する際に、確実に液体のみを電解手段に供給するよう
になり、生成する電解水の次亜塩素酸濃度が安定する。
【0014】
【発明の実施の形態】請求項1に記載の発明は、塩素イ
オン貯留槽の上端にガス抜き手段を設けたことにより、
塩素イオン貯留部内に気体が析出或いは混入されても、
ガス抜き手段により定期的に外部へ排出される。よっ
て、塩素イオンを含む液体を確実に定量供給でき、生成
する電解水の次亜塩素酸濃度も安定する。
【0015】請求項2に記載の発明は、給水手段で供給
した水と塩素イオン供給手段で供給した塩素イオンを滞
留しながら電気分解して電解水を生成することにより、
所定量の塩素イオン量をじっくりと確実に電気分解する
こととなる。つまり次亜塩素酸或いは次亜塩素酸イオン
として生成することができる。電解水の生成には塩素イ
オン濃度、電解時間、電解電気量が関与するが、塩素イ
オン添加量を安定させることで、高濃度生成時において
も、安定した電解水が得られる。これにより、塩素イオ
ン添加量を極端に増加することなく、次亜塩素酸或いは
次亜塩素酸イオンの生成量を確保することができる。
【0016】請求項3に記載の発明は、ガス抜き手段に
空気透過膜を用いることにより、給水手段等の水圧を利
用して塩素イオン貯留槽の内圧を上昇させると気体のみ
が空気透過膜を抜けて外部に排出されるようになる。よ
って塩素イオンを含む液体を確実に電解手段に定量供給
でき、生成する電解水の次亜塩素酸濃度を安定させるこ
とができる。
【0017】請求項4に記載の発明は、塩素イオン貯留
槽と電解槽を接続する際に、接続管が電解槽内部上端よ
り下方側に突出させて接続することにより、電気分解時
に塩素や水素、酸素などのガスが発生し電解槽上方に溜
まっても、気体が溜まる空間より下方側に、接続管の給
水口を設けているために、気体を吸引することを抑制で
きる。万一、気体を吸引してもガス抜き手段で気体を外
部排出できるうえ、外部排出に要する時間を確実に短縮
できる。
【0018】請求項5に記載の発明は、塩素イオン供給
手段に塩素イオン溶出補助手段を備えたことにより、塩
化ナトリウム等の物質が結晶化したりして短時間で溶解
しにくくなっても、塩素イオン溶出補助手段を用いて塩
素イオン貯留槽内を加熱保温したり、振動させたりする
ことで、短時間で塩化ナトリウム等の溶解量を飽和化す
る。よって、塩素イオン貯留槽に供給する水道水の水温
が季節或いは地域により異なったりしても確実に飽和濃
度の塩素イオン水を安定供給できる。
【0019】請求項6に記載の発明は、塩素イオン溶出
補助手段を動作させた後に、電解槽内に塩素イオンを供
給させたことにより、電解槽に供給される塩素イオン水
は確実に飽和濃度となる。よって塩素イオンを電解手段
に定量供給でき、生成電解水の次亜塩素酸濃度が安定化
する。
【0020】請求項7に記載の発明は、塩素イオン供給
ポンプの動作時間或いは動作回数により、塩素イオン貯
留槽部内に塩素イオン物質充填の必要性を報知させたこ
とにより、塩素イオン貯留部内の塩素イオン濃度が低下
する前に使用者が塩化ナトリウム等の塩素イオン含有物
を充填することとなる。これにより、塩素イオンを電解
手段に定量供給でき、生成電解水の次亜塩素酸濃度生成
が安定する。
【0021】
【実施例】(実施例1)図1は本発明の第1の実施例を
示す模式図である。図1において、20は電解手段であ
り、陽極20aと陰極20bの一対の電極を対向して内
設した電解槽20cと、両電極20b、20cに電圧を
印可して水を電気分解するための直流電源20hとで構
成されている。また電解槽20cは、その上端に設けら
れた第1の出水口20dと、その上端より下方側に突出
して設けられた第2の出水口20eと、その下部に設け
られた入水口20fと、その下端で且つ電極間中央部に
位置する食塩水入口20gがそれぞれ設けてある。
【0022】21は給水手段であり、入水口20fを接
続する給水路21aと、給水路21aに設けられた定流
量弁21b及び電動開閉弁21cと、給水路21aに接
続した水栓21dとで構成され、電解槽20c内に水を
供給できるようになっている。
【0023】22は電解槽20cに食塩水を供給する塩
素イオン供給手段であり、固形の状態で食塩22aを充
填し、少量の水で溶解させた食塩タンク22bと、第2
の出水口20eと食塩タンク22bを接続する流入管2
2cと、食塩水入口20gと食塩タンク22bを接続す
る流出管22dと、電解槽20c内の水を給水しながら
食塩タンク22b内の飽和食塩水を所定量だけ食塩水入
口20gへ供給する送液ポンプ22eが設けられてい
る。
【0024】23は食塩タンク22bの外周に設けられ
た塩素イオン溶出補助手段であり、シート状の加熱ヒー
ター23aと、加熱ヒーターの温度を検知するサーミス
タ23bを有している。
【0025】24は食塩タンク22bの上部に設けられ
たガス抜き手段であり、空気透過膜24aがパンチング
板24bで両側を支持されている。
【0026】25は電解槽20aで生成した電解水を貯
留する電解水貯留槽であり、第1の出水口20dから電
解水貯留槽25へは移送管26が設けられている。ま
た、電解水貯留槽25は筐体25aと、筐体25a底面
近傍に設けられた液出口25bと、筐体25a上方に設
けられ大気開放された開口部25cを有している。
【0027】27は取水手段であリ、電解水貯留槽25
の液出口24bから電解水を取水する取水管27aと、
取水管27aに設けられた取水ポンプ27bが設けられ
ている。
【0028】28は貯留量判定手段であり、レーザー等
の光線を発光することで液面を検出する検知部28a
と、検知部28aからの信号を貯水量として演算する演
算処理部28bとで構成されており、電解水貯留槽25
内の貯水量が計測される。
【0029】29は塩素イオン供給ポンプの動作回数を
計測するカウンター、30は使用者に対して機器から情
報を提供する報知手段である。
【0030】31は電解手段20、給水手段21、塩素
イオン供給手段22、塩素イオン溶出補助手段23、取
水手段27、貯留量判定手段28、カウンター29、報
知手段30の制御を司る機器制御部である。
【0031】図2は、本発明の第1の実施例における機
器の操作パネルの模式図である。図2において、32は
操作パネルであり、取水手段27からの取水量を数百c
c〜数リットルまで数段階に選択可能な取水量選択ボタ
ン32aと、取水量を表示する取水量表示ランプ32b
と、報知手段30を有している。また報知手段30には
食塩の補充を知らせる食塩補充ランプ30aと、電解水
が吐出状態にあることを示す吐出報知ブザー29bとが
備えられている。
【0032】尚、この操作パネル32と機器制御部31
の送受信信号は各ボタン操作により随時通信されるよう
になっている。
【0033】次に、上記構成において第1の実施例の作
用・動作について、図1及び図2を用いて説明する。
【0034】最初に、機器の電源(図示せず)を入れる
と、機器制御部31により給水手段21が動作、つまり
電動開閉弁21cが所定時間だけ開成され、水栓21d
から給水路21aを介して定流量ガバナ21bで流量制
御された水が入水口20fから第1の流入口から電解槽
20c内に所定量だけ供給されるとともに、機器制御部
31では飽和食塩水の注入量及び両電極20a、20b
間に通電される電気量が機器制御手段30の記憶部(図
示せず)の中から条件を呼び出し決定される。また、塩
素イオン溶出補助手段23が動作、つまりサーミスタ2
3bにより、食塩タンク22b内の温度を検知しなが
ら、加熱ヒータ23aで食塩タンク22b内が暖められ
る。これにより、食塩タンク22b内に充填されている
食塩が溶解しやすくなり、給水温度によらず短時間で所
定濃度の飽和食塩水となる。
【0035】さらに食塩タンク22b内部には、給水時
に持ち込まれた溶解空気等が析出し食塩タンク22b上
部に溜まることがあるが、水道直圧により、食塩タンク
22b内部圧力が上昇すると、上部に設けられたガス抜
き手段24の透過膜24aから析出し滞留している空気
等がその都度外部に排気される様になっている。
【0036】次に電解槽20c内に水が供給され、食塩
タンク22b内の食塩水濃度が飽和状態になれば、飽和
食塩水供給運転に移る。
【0037】機器制御部31より発信された信号によ
り、送液ポンプ22eが所定時間動作することで電解槽
20c内の水が第2の出水口20e、流入管22cを介
して送液ポンプ22eに吸引され、送液ポンプ22eの
吐出側から水が吐出される。この様になれば食塩タンク
22bの内圧が高められ、食塩タンク内の飽和食塩水が
押し出され、流出管22dを介して食塩水入口20gか
ら電解槽20c内下方部に供給される。この際供給され
た飽和食塩水はその比重により電解槽20c底部に滞留
する。
【0038】尚、食塩タンク22b内の食塩量は使用に
伴い低減するが、送液ポンプ22eの動作回数或いは動
作時間が、カウンター29で設定した所定値に達すれ
ば、報知手段30の報知ランプ30aを点灯させ、使用
者に知らせる。
【0039】飽和食塩水が所定量供給されれば、次に電
気分解運転が行われ、直流電源20hを作動させ、陽極
20a、陰極20b間に電圧が印加され、電気分解が開
始される。尚、この際の電気分解は定電流制御で行われ
る。
【0040】電気分解の開始直後は、陽極20a、陰極
20bの大部分が水と接触しているため、水の電気分解
が優先的に起こり、陽極20a、陰極20bに水素と酸
素ガスを発生する。これらのガスは水よりも軽いので、
電解槽20cの上部分に浮上する。このガスの移動によ
り、陽極20a、陰極20b間に上方向への水の流れが
発生する。そして、電解槽20c底部に滞留している食
塩水は、ガスの浮上により発生した水の流れにより陽極
20a、陰極20b間に吸い上げられ、電解槽20c内
の水に拡散する。一般に塩素イオン濃度が高いほど次亜
塩素酸などの塩素化合物(以下、次亜塩素酸と呼ぶ)の
生成効率は高くなると言われており、(化1)の反応が
起こりやすくなる。
【0041】(化1) 2Cl-+2e-→Cl2↑ Cl2+OH-→HClO+Cl- Cl2+2OH-→ClO-+Cl-+H2O また、電気分解で次亜塩素酸を生成する場合、供給する
食塩水の量が次亜塩素酸の生成効率に大きく影響を与え
る。すなわち、電解槽20cへの食塩水の供給量が多く
なれば、生成効率は高まり、電解槽20cでの次亜塩素
酸の生成濃度は高くなり、食塩水の供給量が少ないと、
次亜塩素酸の生成濃度は低くなる。よって飽和食塩水を
送液ポンプ22eで定量送るようにしている。
【0042】さらに、陽極20a、陰極20b間に直流
電源20hから一定電流で一定時間の通電を行えば、毎
回ほぼ同濃度の次亜塩素酸が生成できる。すなわち、電
解水である次亜塩素酸の生成濃度は食塩の供給量と陽極
20a、陰極20b間への通電量により決定される。
【0043】次に電解運転が終了したら、電解水の移送
運転が行われる。機器制御部31から発信された信号に
より、給水手段21が動作し、水栓21dから供給され
た水が電解槽20c内に供給されるとともに、第1の出
水口から押し出され、移送管26を介して、電解水貯留
槽25に移送される。この際、電解水貯留槽25内の水
位が貯留量判定手段28の検知部28aで検知され、演
算部28bで貯留量値に演算することで電解水の貯留量
を判定している。尚、電解水生成動作及び移送動作は、
貯留量がVcとなる電解水貯留槽25の容量限度になる
まで行われる。
【0044】この様に電解水貯留槽25内に電解水が移
送されれば、取水動作を行い電解水を使用することがで
きる様になる。次に電解水の取水動作について説明す
る。
【0045】操作パネル32の取水量選択ボタン32a
を選択すると、選択したボタンの情報が取水量表示ラン
プ32bに表示されると共に、機器制御部31に送られ
る。これにより取水ポンプ27bが動作し、貯留槽筐体
24a内の電解水が、液出口24bから吸引され取水管
27aから所定量だけ吐出されるとともに、報知手段2
9の取水中ブザー30bが作動し、電解水を吐出してい
ることを知らせる様になる。
【0046】この際、電解水貯留槽25の上方には開口
部27cを有し、大気開放されているため、取水ポンプ
27bの吸込み側の圧力は一定であり、取水ポンプの2
7b動作を管理することで、取水量を安定させることが
可能となる。
【0047】上記したように、電解水貯留槽25内の電
解水が使用され、電解水貯留槽25内の電解水量が所定
量Va以下、つまり電解槽20cで電解水を生成し、生
成した電解水を全て移送可能な貯留量になれば、電解水
の生成と電解水貯留槽25への電解水の移送を行う様に
なる。しかし、電解水貯留槽25内の電解水が使用さ
れ、電解水貯留槽25内の電解水量が所定量がVaより
多く、Vb以下、つまり電解槽20cで電解水を生成
し、生成した電解水を全て移送不可能な状態であれば、
電解水の生成のみを行い、電解水貯留槽25内の電解水
量がVaになった時点で移送できるように電解水を電解
槽20cで生成して待機するようになる。
【0048】以上のように本実施例1によれば、以下に
示す効果が得られる。
【0049】(1)電解水を取水中であることを取水中
ブザーにより使用者に対し、吐出状態を音で知らせるこ
とで、水道水と誤って誤飲することを防止できる。
【0050】(2)電解水の取水量設定ボタンを設けた
ことにより、自動的に所定量の電解水を得ることができ
る。
【0051】(3)貯留タンク及び貯留量判定手段を備
えたことで、高濃度の電解水を多量に使用したい場合で
も、電解水が不足することなく使用でき、使い勝手が向
上する。また、仮に不足したとしても時間を短くして生
成することができる。
【0052】尚、本実施例1において、塩素イオン溶出
補助手段24には食塩タンク22bの外周を取り巻くよ
うにシート状の加熱ヒータ24aを設ける構成とした
が、食塩タンク22b内に浸漬させる方法でも同様の効
果が得られる。また、加熱ヒータ24a以外にも超音波
振動素子や、攪拌羽根などを用いる方法も同様の効果が
得られる。
【0053】尚、実施例1は滞留電解式を記載したが流
水式においてもガス抜きによる効果は同様であり、電解
水生成時の濃度安定性は向上する。
【0054】
【発明の効果】以上のように、請求項1〜7に記載の発
明によれば、塩素イオン貯留槽の上端にガス抜き手段を
設けたことにより、塩素イオン貯留部内から気体をガス
抜き手段により定期的に外部に排出されることで、塩素
イオンを含む液体を確実に定量供給でき、生成する電解
水の次亜塩素酸濃度を安定させることができる。
【0055】また、滞留しながら電気分解することによ
り、高濃度の電解水を生成することができると共に、生
成する電解水の濃度を安定させることが出きる。
【0056】また、ガス抜き手段に空気透過膜を用いる
ことで、給水手段等の水圧等により内部に溜まった気体
が自動的に外部に排出できる。
【0057】また接続管を電解槽内部上端より下方側に
突出させて接続することで、電気分解時に発生したガス
を吸引することをなくすことが可能となる。また万一、
気体を吸引してもガス抜き手段で排出できるうえ、外部
排出に要する時間を短縮できる。
【0058】また、塩素イオン供給手段に塩素イオン溶
出補助手段を備えたことにより、塩化ナトリウム等の物
質が結晶化したりして短時間で溶解しにくくなっても、
塩素イオン貯留槽内を加熱保温したり、振動させたりす
ることで、短時間で塩化ナトリウム等の溶解量を飽和化
することができる。
【0059】また、塩素イオン溶出補助手段を動作させ
た後に、電解槽内に塩素イオンを供給させることで、電
解槽に供給される塩素イオン水は確実に飽和濃度とする
ことができる。
【0060】また、塩素イオン供給ポンプの動作時間或
いは動作回数により、塩素イオン貯留槽部内に塩素イオ
ン不足を使用者に報知することで、生成電解水の次亜塩
素酸生成濃度を安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1を示す電解装置の模式図
【図2】本発明の実施例1を示す電解装置の操作パネル
の模式図
【図3】従来例を示す電解装置の模式図
【符号の説明】
20 電解手段 20c 電解槽 21 給水手段 22 塩素イオン供給手段 22b 食塩タンク 22e 送液ポンプ 23 ガス抜き手段 23a 空気透過膜 24 塩素イオン溶解補助手段 24a 加熱ヒーター 25 貯留手段 26 移送管 27 電解水吐出手段 29 カウンター 30 報知手段 30a 食塩補充ランプ 32 操作パネル
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C25B 15/08 302 C25B 9/00 C Fターム(参考) 4D061 DA03 DB07 EA03 EA04 EB02 EB04 EB14 EB17 EB19 EB37 EB38 EB39 ED13 ED15 ED20 GA30 GB07 GC12 4K021 AB07 BA03 BC01 CA08 DA01 DC07 EA06

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 給水手段と、少なくとも一対の電極を有
    し前記給水手段から供給された水を電気分解して電解水
    を生成する電解槽を有する電解手段と、前記電解槽内に
    塩素イオンを供給可能な塩素イオン供給手段と、前記電
    解槽の下流側に接続され生成した電解水を吐出させる電
    解水吐出手段を備え、前記塩素イオン貯留槽の上端にガ
    ス抜き手段を設けた電解装置。
  2. 【請求項2】 給水手段から供給された水を内部に滞留
    し電気分解して電解水を生成する請求項1記載の電解装
    置。
  3. 【請求項3】 ガス抜き手段に空気透過膜を用いた請求
    項1または2項記載の電解装置。
  4. 【請求項4】 塩素イオン供給手段が塩素イオンを含む
    飽和或いは過飽和状態の水溶液を充填した塩素イオン貯
    留槽と、前記塩素イオン貯留槽と前記電解槽内部上端よ
    り下方側に突出させて接続された吸引管と、前記塩素イ
    オン貯留槽と前記電解槽の底部で前記電極間に接続され
    た吐出管と、前記電解槽内の水を吸引し前記塩素イオン
    貯留槽に供給する塩素イオン供給ポンプとで構成した請
    求項1〜3のいずれか1項に記載の電解装置。
  5. 【請求項5】 塩素イオン供給手段に電気ヒーター、超
    音波発信素子などの塩素イオン溶出補助手段を備えた請
    求項1〜4のいずれか1項記載の電解装置。
  6. 【請求項6】 電解槽内に塩素イオンを供給する動作に
    先立ち、塩素イオン溶出補助手段を動作させた請求項5
    記載の電解装置。
  7. 【請求項7】 塩素イオン供給ポンプの動作が所定時間
    或いは所定回数に到達すれば、塩素イオン供給物質を塩
    素イオン貯留槽内に充填を行うように報知する報知手段
    を備えた請求項1〜6のいずれか1項記載の電解装置。
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