JP2006015307A - 電気分解装置 - Google Patents

Abstract

【課題】網状導電体に対して供給される電流の密度分布を均一にし、以て電極の消耗を均一とし、ひいては電極の寿命を長くする。
【解決手段】第１電極１１及び第２電極１５が対向して設けられる。これらの間の通電によって、電解質が溶解した溶液に電気分解を行い、電解水が得られる。第１電極１１及び第２電極１５がそれぞれ網状導電体１１ｂ，１５ｂを有している。網状導電体１１ｂ，１５ｂの中央には、それぞれ電気分解のための電流を供給する電流端子１１ｃ、１５ｃが設けられる。
【選択図】図２

Description

本発明は電気分解技術に関し、例えば電解水生成に適用することができる。

電気分解装置、例えば電解水生成装置において、電極表面積を増加させることにより、電気分解の効果を高めることができる。例えば特許文献１においては電極に網状導電体を採用し、電極の表面積を増加させている。

特開２０００−１４７５４号公報

しかし、電極に網状導電体を採用した場合には、導体が細くなるので電極内での抵抗が高くなる。そのため、電気分解すべく通電される際、網状導電体に対して供給される電流の密度分布が不均一になりやすい。これは電極の消耗を不均一とし、ひいては電極の寿命を短くしてしまう。

本発明はかかる課題を解決しようとするものであり、網状導電体に対して供給される電流の密度分布を均一にし、以て電極の消耗を均一とし、ひいては電極の寿命を長くすることを目的とする。

この発明にかかる電気分解装置（１００）の第１の態様は、第１電極（１１）及び第２電極（１５）が対向して設けられ、両者間の通電によって、電解質が溶解した溶液に電気分解を行い、前記第１電極及び前記第２電極の各々が網状導電体（１１ｂ，１５ｂ）と、前記網状導電体に前記電気分解のための電流を供給する電流端子（１１ｃ、１５ｃ）とを有し、前記電流端子は前記網状導電体の中央に設けられる。

この発明にかかる電気分解装置（１００）の第２の態様は、第１の態様にかかる電気分解装置であって、前記第１電極（１１）及び前記第２電極（１５）の各々が前記網状導電体（１１ｂ，１５ｂ）をその周囲から支持するフレームを更に有する。

この発明にかかる電気分解装置（１００）の第３の態様は、第１の態様及び第２の態様のいずれかにかかる電気分解装置であって、前記電流端子（１１ｃ、１５ｃ）は、ねじ止めによって前記網状導電体（１１ｂ，１５ｂ）と締結される。

この発明にかかる電気分解装置（１００）の第４の態様は、第１の態様乃至第３の態様のいずれかにかかる電気分解装置であって、前記電流端子（１１ｃ、１５ｃ）は、溶接によって前記網状導電体（１１ｂ，１５ｂ）と接続される。

この発明にかかる電気分解装置（１００）の第５の態様は、第１の態様乃至第４の態様のいずれかにかかる電気分解装置であって、前記第１電極（１１）と前記第２電極（１５）との間に、第１スペーサ（１２）、電気分解用隔壁（１３）、第２スペーサ（１４）をこの順に配置して備える。前記第１スペーサ及び前記第２スペーサの各々は、同一方向（Ｙ）に平行に延在したスリット（１２ａ，１４ａ）を複数有する。

この発明にかかる電気分解装置（１００）の第６の態様は、第５の態様にかかる電気分解装置であって、前記第１スペーサ（１２）及び第２スペーサ（１４）の材料として、塩化ビニル、ポリエーテル・エーテル・ケトン樹脂、ポリフェニレンオキサイド樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂の中の少なくともいずれか一つが採用される。

この発明にかかる電気分解装置の第１の態様によれば、網状導電体に対して供給される電流の密度分布が均一になりやすく、電極の消耗が均一となる。よって電極の寿命を長くすることができる。

この発明にかかる電気分解装置の第２の態様によれば、網状導電体の変形を防止しやすい。

この発明にかかる電気分解装置の第３の態様によれば、電流端子を簡易に網状導電体に設けることができる。

この発明にかかる電気分解装置の第４の態様によれば、電流端子と網状導電体との間の接触抵抗を低くし、ロスを小さくすることができる。

この発明にかかる電気分解装置の第５の態様によれば、第１スペーサ及び第２スペーサが、電気分解用隔壁を両面から支持しつつ、第１電極及び第２電極との物理的接触から保護する。よって第１電極、第１スペーサ、電気分解用隔壁、第２スペーサ、第２電極の積層間隔を狭くし、電気分解装置を小さくできる。第１スペーサ及び第２スペーサの有するスリットの延在方向へと溶液を移動させることにより、溶液の移動を均一にし易く、電極の寿命を長くすることができる。

この発明にかかる電気分解装置の第６の態様によれば、塩化ビニル、ポリエーテル・エーテル・ケトン樹脂、ポリフェニレンオキサイド樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂は電気絶縁性に優れているので、電気分解装置の第１スペーサ及び第２スペーサとして好適である。また耐熱性を有するので、第１電極及び第２電極の発熱によって溶融することも回避できる。また耐薬品性を有するので、電気分解の結果として得られる酸性水、アルカリ水によって変質することもない。また有害物質の溶出もないので、酸性水、アルカリ水を食品の取り扱いに用いることができる。

図１は本発明にかかる電気分解装置の一例である、電解水生成装置１００の構成の概略を示す断面図である。

筐体１６は電解質溶液導入口３１、酸性水排出口３２、アルカリ水排出口３３を有している。筐体１６は第１側体１６ａ及び第２側体１６ｂを有している。これらは電気分解ユニット１０を挟んで内蔵する。電気分解ユニット１０は、第１電極１１、第１スペーサ１２、電気分解用隔壁１３、第２スペーサ１４、第２電極１５をこの順に積層して有している。これらの積層方向を図１において方向Ｚとして示している。

電解質溶液導入口３１を経由して、電解水生成装置１００へ電解質が溶解された溶液、例えば食塩水が導入される。溶液は電気分解ユニット１０を流れ、電気分解を受けて酸性水、アルカリ水が生成される。第１電極１１には第２電極１５に対して正となる電位が供給され、酸性水排出口３２及びアルカリ水排出口３３から、それぞれ酸性水、アルカリ水が排出される。第１電極１１には電流端子１１ｃを介して正電位側ケーブル１７ａが、第２電極１５には電流端子１５ｃを介して負電位側ケーブル１７ｂが、それぞれ接続される。

電気分解ユニット１０に対して、第１電極１１及び第２電極１５のいずれの側にも溶液を流すため、電解質溶液導入口３１は図示されない断面において第１電極１１及び第２電極１５にそれぞれ供給路３４，３５を介して連通する。その一方、酸性水、アルカリ水が相互に混合されないよう、酸性水排出口３２及びアルカリ水排出口３３は、図示されない断面においてそれぞれ排出路３６，３７を介して第１電極１１及び第２電極１５と連通する。そして筐体１６と第１スペーサ１２、電気分解用隔壁１３、第２スペーサ１４とが、酸性水排出口３２及びアルカリ水排出口３３の間で結合し、酸性水排出口３２とアルカリ水排出口３３とを隔てている。

溶液は筐体１６内を、電気分解ユニット１０が設けられた位置では一方向に流れる。ここでは電解質溶液導入口３１から酸性水排出口３２及びアルカリ水排出口３３へ向かう方向であり、図１において方向Ｙとして示している。但し、酸性水及びアルカリ水の経路を更に延長し、例えば折り返すなどして、電解質溶液導入口３１から見て方向Ｙ側以外に酸性水排出口３２及びアルカリ水排出口３３を設けてもよい。

図１では方向Ｚ，Ｙの他、これらと共に右手座標系を構成する、紙面奥から手前側に向かう方向Ｘも図示している。電解質溶液導入口３１には図示されない断面において方向Ｘに沿って筐体１６の外部から塩水が供給される。

図２は電気分解ユニット１０の構造を分解して示す斜視図である。第１電極１１及び第２電極１５が対向し、両者間の通電によって溶液に電気分解が行われる。第１スペーサ１２及び第２スペーサ１４は絶縁性を有し、電気分解用隔壁１３を両面から支持しつつ、第１電極１１及び第２電極１５との物理的接触から保護する。よって第１電極１１、第１スペーサ１２、電気分解用隔壁１３、第２スペーサ１４、第２電極１５の積層間隔を狭くし、電気分解ユニット１０を、ひいては電解水生成装置１００を小さくできる。

第１電極１１及び第２電極１５は、それぞれ網状導電体１１ｂ，１５ｂを有している。例えば網状導電体１１ｂ，１５ｂはラス網と呼ばれる構造が採用できる。網状導電体１１ｂ，１５ｂの中央には、それぞれ網状導電体１１ｂ，１５ｂに電気分解のための電流を供給する電流端子１１ｃ，１５ｃが設けられている。電流端子１１ｃ，１５ｃが網状導電体１１ｂ，１５ｂに対して供給する電流の密度分布が均一になりやすく、第１電極１１及び第２電極１５の消耗が均一となる。よってこれらの寿命を長くすることができる。

図３は電流端子１１ｃの構造を示す断面図である。電流端子１１ｃにおいて、ナット２、ワッシャ３、ナット４、ワッシャ５がこの順に第１電極１１へと近づきつつボルト１で締結されている。ワッシャ３は正電位側ケーブル１７ａと接続される突起を有する。ワッシャ５とボルト１の頭部との間には第１側体１６ａが挟まれている。ボルト１の頭部は台座６を介して第１電極１１の網状導電体１１ｂと溶接される。電流端子１５ｃも電流端子１１ｃと同様にして第２電極１５に設けられる。

このようなねじ止めによって電流端子１１ｃを簡易に網状導電体１１ｂに設けることができる。

また電流端子１１ｃ（１５ｃ）が溶接によって網状導電体１１ｂと接続されるので、両者の間の接触抵抗を低くし、ロスを小さくすることができる。

第１電極１１及び第２電極１５の各々は、網状導電体１１ｂ，１５ｂをその周囲から支持するフレームを有していてもよい。フレームは網状導電体１１ｂ，１５ｂの変形を防止しやすい。

第１スペーサ１２及び第２スペーサ１４は、それぞれスリット１２ａ，１４ａを複数有する。スリット１２ａ，１４ａはいずれも同一の方向Ｙに平行に延在する。従って、溶液はスリット１２ａ，１４ａの延在方向へと移動することになり、溶液の移動を均一にし易い。これは溶液を電気分解する、第１電極１１、第２電極１５の寿命を長くすることになる。

第１スペーサ１２及び第２スペーサ１４の材料として、塩化ビニル、ポリエーテル・エーテル・ケトン樹脂、ポリフェニレンオキサイド樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂の中の少なくともいずれか一つを採用することが望ましい。これらの樹脂は、電気絶縁性に優れている点で好適である。また耐熱性を有するので、第１電極１１や第２電極１５の発熱によって溶融することも回避できる。また耐薬品性を有するので、電気分解の結果として得られる酸性水、アルカリ水によって変質することもない。また有害物質の溶出もないので、酸性水、アルカリ水を食品の取り扱いに用う場合にも好適である。

なお、電気分解ユニット１０において、第１電極１１、第２電極１５の外寸は、第１スペーサ１２、第２スペーサ１４の外寸よりも小さく、特に方向Ｙについて小さくてもよい。図１に示されるように筐体１６と第１スペーサ１２、第２スペーサ１４とが相まって酸性水排出口３２とアルカリ水排出口３３を隔てるからである。

また電気分解用隔壁１３も第１スペーサ１２、第２スペーサ１４の外寸よりも小さいことが望ましい。電気分解用隔壁１３は一般に薄く、第１スペーサ１２、第２スペーサ１４からはみ出ないことが望ましいからである。

本発明にかかる電解水生成装置の構成の概略を示す断面図である。 電気分解ユニットの構造を分解して示す斜視図である。 電流端子の構造を示す断面図である。

符号の説明

１０ 電気分解ユニット
１１ 第１電極
１１ｂ，１５ｂ 網状導電体
１１ｃ，１５ｃ 電流端子
１２ 第１スペーサ１２
１２ａ，１４ａ スリット
１３ 電気分解用隔壁
１４ 第２スペーサ
１５ 第２電極
１００ 電解水生成装置

Claims (6)

1. 第１電極（１１）及び第２電極（１５）が対向して設けられ、両者間の通電によって、電解質が溶解した溶液に電気分解を行う電気分解装置であって、
   前記第１電極及び前記第２電極の各々が
   網状導電体（１１ｂ，１５ｂ）と、
   前記網状導電体に前記電気分解のための電流を供給する電流端子（１１ｃ、１５ｃ）と
   を有し、
   前記電流端子は前記網状導電体の中央に設けられる電気分解装置（１００）。
2. 前記第１電極（１１）及び前記第２電極（１５）の各々が
   前記網状導電体（１１ｂ，１５ｂ）をその周囲から支持するフレームを更に有する、請求項１記載の電気分解装置（１００）。
3. 前記電流端子（１１ｃ、１５ｃ）は、ねじ止めによって前記網状導電体（１１ｂ，１５ｂ）と締結される、請求項１及び請求項２のいずれか一つに記載の電気分解装置（１００）。
4. 前記電流端子（１１ｃ、１５ｃ）は、溶接によって前記網状導電体（１１ｂ，１５ｂ）と接続される、請求項１乃至請求項３のいずれか一つに記載の電気分解装置（１００）。
5. 前記第１電極（１１）と前記第２電極（１５）との間に、
   第１スペーサ（１２）、電気分解用隔壁（１３）、第２スペーサ（１４）をこの順に配置して備え、
   前記第１スペーサ及び前記第２スペーサの各々は、
   同一方向（Ｙ）に平行に延在したスリット（１２ａ，１４ａ）を複数有する、請求項１乃至請求項４のいずれか一つに記載の電気分解装置（１００）。
6. 前記第１スペーサ（１２）及び第２スペーサ（１４）の材料として、塩化ビニル、ポリエーテル・エーテル・ケトン樹脂、ポリフェニレンオキサイド樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂の中の少なくともいずれか一つが採用される、請求項５記載の電気分解装置（１００）。

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