JP2003251356A - 電解装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プール、温泉等が大型化してきたが、レジオ
ネラ菌など感染症が多発して社会問題となっている。こ
れら循環用水系に生育する細菌、酵母、カビ、ウィルス
等の有害微生物を殺滅すると共に循環用水系を浄化出来
る安価で確実であり、高い電流密度でも効率の良い電解
方法と電解装置を提供しなければならないという課題が
ある。 【解決手段】 電解装置の陽極２が複数の筒型の導電性
セラミックス電極を長い筒と成る様に積み重ねたもので
あり、連結し一体化して長くなった導電性セラミックス
陽極２の筒の中に１本の端子本体６を挿入し、端子本体
６と積み重ねた陽極２とは隙間無く密着するように構成
する。陽極２の外側にはチタン、ステンレススチールな
どの導電性材料からなる筒型の陰極３を一定の極間距離
を置いて同心状に配置・構成するようにした。

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、小形で価格が安
く、電解効率が高い電解方法とその装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来、プール水や風呂水を始め循環使用
する用水等の浄化殺菌を電解法で行う場合耐食性の高い
陽極として白金メッキ電極が広くも用いられていた。プ
ール水や風呂水の電解法による浄化殺菌効果は非常に高
く、期待されてきた。しかし陽極として白金メッキ電極
の寿命が短く数ヶ月で高価な電極を取り替えるという問
題があった。

【０００３】発明者は、この問題を解決する為に電解装
置に関し次に挙げる特許出願をしている。 （１） 特願平 ５− ８７６７６「プール水や風呂水
の浄化装置」 （２） 特願平 ６−２３３７３９「用水浄化方法及び
浄化装置」 （３） 特願平 ９−３６９４８７「電解装置」 （４） 特願平２０００−１６８５７８「電解装置」 （５） 特願平２０００−３２８７７９「用水等の浄化
殺菌」

【０００４】これらの発明のうち、（１）と（２）によ
ってプール水や風呂水の電解による浄化殺菌が可能にな
り、電解装置の陽極として最も耐蝕性が高い白金メッキ
チタン電極を使用していたが、負荷が高い場合には短時
間で電解電圧が異常に高くなると言う問題があり、
（４）の特願平０９−３６９４８７「電解装置」では、
新しい端子結合方法によるフェライト陽極を用いること
により、同じ条件で白金メッキチタン電極の場合の３乃
至５倍の長時間耐久性能を得ることが出来た。

【０００５】（１０）特願平２０００−１６８５７８と
（１１）特願平２０００−３２８７７９では更に高い浄
化殺菌効果を上げるため、電流値を上げた時に端子部分
が発熱するという問題を解決し、既存の風呂浴槽や観賞
魚水槽など狭い場所でも簡単に取りつけられる小型で故
障のない頑丈で、安全な電解装置による用水等の浄化殺
菌装置を提供することが出来た。

【０００６】しかし大形のフェライト陽極を製作するに
は多くの問題があり、高温での焼成で熱ひずみにより、
反ったり曲がったりして歩留まりが悪くなる。大きな電
解容量のフェライト陽極の電解装置では、安価で確実な
方法はまだ提供されていない。

【０００７】また複数の筒型浸漬型電解装置１０を用水
槽１に浸漬して用いる際に隣接する陰極３の間に迷走電
流が流れ、電極が破損すると言う問題があり、高い電流
を流す事が困難であった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】プール、温泉等が大型
化してきたが、レジオネラ菌など感染症が多発して社会
問題となっている。これら循環用水系に生育する細菌、
酵母、カビ、ウィルス等の有害微生物を殺滅すると共に
循環用水系を浄化出来る安価で確実な電解方法と電解装
置を提供しなければならないという課題がある。

【０００９】本発明は、大きな施設の循環用水系でも浄
化殺菌出来る高い電流密度で効率の良い電解方法とその
装置を安価に提供することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明では、次のような手段を講じている。

【００１１】（ａ）請求項１記載の本発明は、陽極２が
複数の筒型の導電性セラミックス電極を長い筒と成る様
に積み重ね、連結し一体化している。長くなった導電性
セラミック陽極２の筒の中に１本の端子本体６を挿入
し、端子本体６と積み重ねた陽極２とは隙間無く密着す
るように構成する。陽極２の外側にはチタン、ステンレ
ススチールなどの導電性材料からなる筒型の陰極３を一
定の極間距離を置いて同心状に配置・構成するようにし
た。

【００１２】電解装置の陽極には導電性セラミックスと
しては電気伝導性が比較的良く、又陽極に用いて耐蝕性
が最も高いとされているニッケルフェライトのパイプ或
いは中心軸方向に長い孔がある棒をもちいている。この
代りにニッケルフェライトを溶射した筒形の電極を用い
る事も出来る。その陽極２と陰極３の極間距離を１．１
乃至９ｍｍ離して、同心状に重ねて配置構成し、その極
間に電解質水溶液を流し電気分解する。

【００１３】（ｂ）請求項２記載の本発明は、複数の筒
型の導電性セラミックス電極を長い筒と成る様に積み重
ね、連結し一体化して長い陽極２とする。この陽極２の
筒の中に１本の端子本体６を挿入し、隙間無く密着する
ように端子本体６と積み重ねた陽極２とは導電性ボンド
で接着結合する。導電性ボンドは高い電流密度、高い電
圧で電極、端子の温度が上がると過熱され変質して電気
伝導に障害が生じるが、大きな負荷のかからぬ場合には
問題はない。

【００１４】（ｃ）請求項３記載の本発明は、筒型のフ
ェライト電極を長い筒と成る様に数多く積み重ね、その
筒と筒の間にバイトンゴム製等の中あき丸平パッキン又
はОリングを挟んで連結する。一体化して長くなったフ
ェライト電極の外側にチタン、ステンレススチールなど
の導電性材料からなる筒型の陰極（３）を配置・構成す
る。

【００１５】（ｄ）請求項４記載の本発明は、端子本体
６と積み重ねた陽極２の隙間に溶融した低融点金属又は
水銀２を注入する。導電性セラミックス陽極２と端子本
体６の間が低融点金属又は水銀２で隙間無く構成され端
子から電極に広い接触面で電気伝導が行なわれる。この
為電気伝導率の低いセラミックス陽極でも効率的に電解
が行なわれる。その外側にチタン、ステンレススチール
などの導電性材料からなる筒型の陰極３を一定の極間距
離を置いて同心状に配置・構成する。

【００１６】（ｅ）請求項５記載の本発明は、複数の筒
型の導電性セラミックス陽極２を長い筒と成る様に重
ね、その外側に同心状にチタン、ステンレススチールな
どの導電性材料からなる筒型の陰極３を配置して浸漬型
電解装置１とする。これを電解槽２４の用水の中に直接
浸漬し、電気分解して、浄化殺菌水を生成する事が出来
る。

【００１７】（ｆ）請求項６記載の本発明は、外側の陰
極３を穴明き筒型の電極とする複数の浸漬型電解装置１
０を用水槽１に浸漬して用いる際に、２乃至１０本を一
組とし直列に電流を流すように配置連結し、更にこれを
複数組組み合わせて用いる事が出来る。

【００１８】（ｇ）請求項７記載の本発明は、複数の浸
漬型電解装置を電解反応槽に浸漬して用いる際に迷走電
流防止手段を設け、隣接する陰極の間に迷走電流が流れ
電解効率が低下し、チタン製の陰極が変色・腐食したり
することを防止できる様に筒型の電極カバー１２を設け
ることにしている。本請求項では複数の筒型の導電性セ
ラミックス電極を長い筒と成る様に積み重ね、連結し一
体化した陽極２だけでなく、１個の筒型の導電性セラミ
ックス電極であっても良い。

【００１９】（ｈ）請求項８記載の本発明は、複数の浸
漬型電解装置１０を用水槽１に浸漬して用いる際に迷走
電流を防止する為、浸漬型電解装置１０の陰極３と長さ
が同じか、或いはやや長い筒型の電極カバー１２を取り
つける。この下部には複数の用水導入孔１があり、上部
には複数の排出孔１があり、生成した電解水とガスを排
出する事が出来る。

【００２０】

【発明の実施の形態】発明の実施の形態を参照して説明
する。

【００２１】（実施例１） 図１は本願発明の電解装置
１であり、構成部品とその組み立て方を示すものであ
る。陽極２は長さ５０ｍｍ、０．３４ｄｍ^２のＮｉ−フ
ェライト製の円筒形である電極を図のように６個重ねそ
の間に中あき丸平パッキン又は０リング７を挟み上下か
ら押さえて１本の長い陽極２としている。陰極３はチタ
ンの穴明きパイプであり、陽極２の外側に極間距離５ｍ
ｍ離れて配置される。端子本体６は長く連結した陽極２
と同じ長さで、端子本体６と連結した陽極２のわずかな
隙間（２〜２ｍｍ）に低融点金属又は水銀５を流し込み
端子本体６は長く連結した陽極２の電気伝導をよくする
ようにしている。

【００２２】浸漬型電解装置１０用に６個連結した陽極
２ａと同じ長さの１本の陽極２ｂを比較するために図１
の電解装置１において陽極だけを６個連結した陽極２ａ
と同じ長さの１本の陽極２ｂとした他の部分は同じもの
を製作し電解テストを行った。図２に１本の陽極２ｂか
らなる通常の浸漬型電解装置１０を示す。２ａ、２ｂ共
に陽極の有効長さ３００ｍｍ、電極面積２ｄｍ^２で有
り、これを電気伝導度６７０μＳ／ｃｍの水溶液４Lを
入れた水槽に浸漬し１０時間電解した。

【００２３】図３は通常使われている陰極の外側が合成
樹脂製のケーシングに収められた耐圧型電解装置９であ
り、比較のため同じ条件でテストしている。電圧、陽極
端子温度（＋）ともに６個連結した陽極２ａは同じ長さ
の１本の陽極２ｂと違いが無かった。浸漬型電解装置１
０は比較のためテストに加えた耐圧型電解装置９と違っ
て電圧も端子温度の上昇も殆どなく安定していた。結果
を表１に示す。

【００２４】

【表１】

【００２５】（実施例２） 図４は電極カバー付浸漬型
電解装置１１であり、構成部品とその組み立て方を示す
ものである。一つの電解槽の中に少数の浸漬型電解装置
１０を外側になる円筒形の陰極に保護管又は保護板の無
い裸の状態で浸漬して電解しても良いが、数多く狭い間
隔で浸漬し電解すると迷走電流によるトラブルが生じ
る。特に１台の電源装置で数台の浸漬型電解装置１０を
直列につなぐとその列の始めのほうから順に電圧が低く
なる。本実施例では４台のうち始めの２台は電極カバー
付浸漬型電解装置１１である。この電極カバー（１２）
は陰極（３）と同じ長さで下端は開放、上部には生成し
た電解水とガスを排出する複数の孔のある円筒型であ
る。

【００２６】図５は電極カバー付浸漬型電解装置１１を
２台とカバー無し浸漬型電解装置１０を２台併せて４台
を一組とし、この８組を円筒形の電解槽３２に密に配置
浸漬した状態を上から見た図である。破線で囲ってその
一組を示している。図６は循環して使用するプール水、
浴槽水の浄化殺菌装置である。２５ｍ、６コースのプー
ルでは１ｄｍ^２あたり１２Ａｍｐ．で十分であり、電極
カバーも４台のうち２台に付ければ良かった。従来この
条件で電極カバーを付けない場合、２週間の運転で陰極
が電蝕で使用できなくなった。

【００２７】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ていて、以下に記載されるような効果を奏する。

【００２８】（ａ） 請求項１の発明によれば、陽極２
が複数の筒型の導電性セラミックス電極を長い筒と成る
様に積み重ね、連結し一体化している。短いセラミック
ス電極は電気炉も小形で良く、焼成の際に変形する事も
無く歩留まりも略１００％とする事が出来る様になっ
た。この結果、大幅にコストを下げる事が出来る様にな
った。また１種類の大きさの導電性セラミック電極を用
意しておき、複数個連結すれば多種類の電極面積の電極
がすぐ用意できる。

【００２９】（ｂ） 請求項２の発明によって、焼成後
の製品の寸法精度を高くすることが出来た。導電性セラ
ミックスとしては電気伝導性が比較的良く、又陽極に用
いて耐蝕性が最も高いとされているニッケルフェライト
のパイプ或いは中心軸方向に長い孔がある棒は、長くな
るほど焼成に際して曲がりなどの変形が出やすい。円筒
形の陽極の内孔に端子本体６を挿入して、それが良く密
着して電気伝導を良くする為にニッケルフェライトの内
孔径と端子本体６の外径との差が少ない事が大事であ
る。

【００３０】焼成に際して変形の少ない短いものが有利
である。この結果大きなコスト節減効果を生み出すこと
が出来た。端子本体６と積み重ねた陽極２とを隙間無く
密着する事が出来るようになり、導電性ボンドによる接
着結合が良くなり、電気伝導の良くないセラミックス電
極に端子部分の発熱することなく大きな電流を供給出来
るようになった。導電性セラミッ電極は粉末にバインダ
ーを加え型に入れ高圧プレスする場合大きく長いものを
精密にプレスするのは困難であり費用も多大である。ま
た大きなものしかも長いものを１１００度以上で精密に
焼き上げることも困難である。本発明により精密加工し
やすい小型筒型の導電性セラミック電極を複数連結する
ことでこの問題を解決する事が出来た。

【００３１】（ｃ） 請求項３の発明によれば、筒型の
フェライト電極を長い筒と成る様に数多く積み重ね、そ
の筒と筒の間にバイトンゴム製等の中あき丸平パッキン
又はОリングを挟んで連結することにより、腐蝕性の高
い陽極酸性水が筒と筒の間の僅かな隙間から侵入するこ
とを防ぐ事が出来る。

【００３２】（ｄ） 請求項４の発明によれば、端子本
体６と積み重ねた陽極２の隙間に溶融した低融点金属又
は水銀を注入することにより、端子から電極に広い接触
面で電気伝導が行なわれる。この為電気伝導率の低いセ
ラミックス陽極でも効率的に電解が行なわれる。導電性
ボンドの場合、大きな電流を流すと端子部分が発熱する
ので導電性ボンドが過熱され劣化する。低融点金属又は
水銀は温度が上昇しても劣化することはない。

【００３３】電気伝導の良くないセラミックス電極に端
子部分の発熱することなく大きな電流を供給出来るよう
等セラミックスとチタンまたはステンレスの熱膨張係数
が違い、材質が硬く脆いセラミックス陽極が割れる事が
多い。軟らかい低融点金属又は水銀はこのセラミックス
とチタンまたはステンレスの間にあってクッションの働
きをしてセラミックス陽極が割れる事を防ぐが出来た。

【００３４】（ｅ） 請求項５の発明によれば、本発明
は、小型電解槽の中に浸漬型電解装置を組み込んで１ｄ
ｍ^２あたり２４Ａｍｐ以上の電流を流し効率の良い電解
を行うことが出来る。プールや工業用プロセス用水等大
量の循環水に対しても効率の良い浄化殺菌を行うことが
出来る。通常用いられる白金メッキ電極では１ｄｍ^２あ
たり５〜８Ａｍｐ程度である。

【００３５】（ｆ） 請求項６の発明によれば、外側の
陰極３を穴明き筒型の電極とする複数の浸漬型電解装置
１０を用水槽１に浸漬して用いる際に、２乃至１０本を
一組とし直列に電流を流すように配置連結し、更にこれ
を複数組組み合わせて用いることにより、更に大容量の
電解装置を小形で安価に作る事が出来る。

【００３６】（ｇ） 請求項７の発明によれば、筒型の
電極カバーの迷走電流防止手段を設けることにより、隣
接する陰極の間に迷走電流が流れる事が無くなり、電解
効率が良くなり、チタン製の陰極が変色・腐食したりす
ることを防止できるようになった。

【００３７】（ｈ） 請求項８の発明によれば、迷走電
流を防止する電極カバー１２を取りつけることにより迷
走電流を防止するだけでなく、数多くの浸漬型電解装置
１０を用水槽１に浸漬して用いる際に用水が電極カバー
の下から入り、上部の複数の排出孔１から、生成した電
解水とガスが排出され、下部の電解水出口２１から出る
ことにより電解槽２４の中の混合攪拌が十分に出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】電解装置１の構成部品とその組み立て方を示す
斜視図である。

【図２】１本の陽極２ｂからなる通常の浸漬型電解装置
１０を示すもので、構成部品とその組み立て方を示す斜
視図である。

【図３】通常使われている陰極の外側が合成樹脂製のケ
ーシングに収められた通常使われている陰極の外側が合
成樹脂製のケーシングに収められた耐圧型電解装置９の
上部と側面から見た断面図である。

【図４】電極カバー付浸漬型電解装置１１であり、構成
部品とその組み立て方を示す斜視図である。

【図５】電極カバー付浸漬型電解装置１１を２台とカバ
ー無し浸漬型電解装置１０を２台併せて４台を一組と
し、この８組を円筒形の電解槽３２に密に配置浸漬した
状態を上から見た図である。

【図６】循環して使用するプール水、浴槽水の浄化殺菌
装置で合成樹脂製電解槽２４の中に浸漬型電解装置１０
と電極カバー付浸漬型電解装置１１の３２個を配置した
浄水殺菌テスト機の装置姿図である。

【符号の説明】

１ 電解装置 ２ 陽極 ３ 陰極 ４ 極間反応部 ５ 低融点金属又は水銀 ６ 端子本体 ７ 中あき丸平パッキン又は０リング ８ 電源・制御装置 ９ 耐圧型電解装置 １０ 浸漬型電解装置 １１ 電極カバー付浸漬型電解装置 １２ 電極カバー １３ 電解装置固定板 １４ ガス抜き孔 １５ 陰極にあけられた孔 １６ 電解水ポンプ １７ 用水入り口 １８ 電解水出口 １９ 陰極端子 ２０ 陽極端子 ２１ パッキンシール部 ２２ 保護チュウブ ２３ 端子部保護ケース ２４ 電解槽 ２５ 電極固定部

───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｃ０２Ｆ 1/50 ５５０ Ｃ０２Ｆ 1/50 ５５０Ｄ ５６０ ５６０Ｆ

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 陽極（２）が複数の筒型の導電性セラミ
   ックス電極を長い筒と成る様に積み重ね、連結し一体化
   して長くなった導電性セラミック陽極（２）の筒の中に
   １本の端子本体（６）を挿入し、端子本体（６）と積み
   重ねた陽極（２）とは隙間無く密着するように構成され
   た陽極（２）であり、その外側にチタン、ステンレスス
   チールなどの導電性材料からなる筒型の陰極（３）が一
   定の極間距離を置いて同心状に配置・構成されたもので
   あることを特徴とする電解装置。
2. 【請求項２】 陽極２が複数の筒型の導電性セラミック
   ス電極を長い筒と成る様に積み重ね、連結し一体化して
   長くなった導電性セラミック陽極２の筒の中に１本の端
   子本体６を挿入する。隙間無く密着するように端子本体
   ６と積み重ねた陽極２とは導電性ボンドで接着結合され
   ていることを特徴とする請求項１記載の電解装置。
3. 【請求項３】 陽極（２）が複数の筒型の導電性セラミ
   ックス電極を長い筒と成る様に重ねたものであり、その
   導電性セラミックス電極の筒と筒の間に中あき丸平パッ
   キン又はОリング（７）を挟んで連結し、一体化して長
   くなった導電性セラミック陽極（２）であり、その外側
   にチタン、ステンレススチールなどの導電性材料からな
   る筒型の陰極（３）を配置・構成されたものであること
   を特徴とする請求項１乃至２記載の電解装置。
4. 【請求項４】 端子本体（６）と積み重ねた陽極（２）
   の隙間に溶融した低融点金属又は水銀（２）を注入し
   て、導電性セラミックス陽極（２）と端子本体（６）の
   間が低融点金属又は水銀（２）で隙間無く構成された陽
   極（２）であり、その外側にチタン、ステンレススチー
   ルなどの導電性材料からなる筒型の陰極（３）が一定の
   極間距離を置いて同心状に配置・構成されたものである
   ことを特徴とする請求項１乃至３記載の電解装置。
5. 【請求項５】 請求項１乃至４に記載する複数の筒型の
   導電性セラミックス陽極（２）を長い筒と成る様に重
   ね、その外側に同心状にチタン、ステンレススチールな
   どの導電性材料からなる筒型の陰極（３）を配置した浸
   漬型電解装置（１）用水槽（１）の用水の中に直接浸漬
   して電気分解して浄化殺菌水を生成する事を特徴とする
   電解方法。
6. 【請求項６】 請求項１乃至５に記載する外側の陰極
   （３）を穴明き筒型の電極とする浸漬型電解装置（１
   ０）であり、その複数の浸漬型電解装置（１０）を用水
   槽（１）に浸漬して用いる際に２乃至１０本を一組とし
   直列に電流を流すように配置連結して、更にこれを複数
   組組み合わせて用いることを特徴とする電解方法。
7. 【請求項７】 複数の筒型浸漬型電解装置（１０）を用
   水槽（１）に浸漬して用いる際に隣接する陰極（３）の
   間に迷走電流を防止するために筒型の電極カバー（１
   ２）を設けることを特徴とする電解方法。
8. 【請求項８】 複数の浸漬型電解装置（１０）を用水槽
   （１）に浸漬して用いる際に、浸漬型電解装置（１０）
   の陰極（３）と長さが同じか、或いはやや長く下部に複
   数の用水導入孔（１）があり、上部には生成した電解水
   とガスを排出する複数の排出孔（１）のある筒型の電極
   カバー（１２）を取りつけることを特徴とする請求項６
   乃至請求項７記載の電解装置。