JP2007098351A - 有隔膜電解槽を備える電解水生成装置および同有隔膜電解槽を構成する隔膜に対する極性付与方法。 - Google Patents

Abstract

【課題】有隔膜電解槽の各電極へ印加する直流電圧の極性を定期的に正負切替えて電解運転を繰返し行う方式を採る電解水生成装置において、隔膜に残留する極性に起因する、電極に対する印加電圧の極性の切替え前後における電解生成水の特性の変動を補償して、常に設定されている特性の電解生成水を得る。
【解決手段】電解水生成装置は、１または複数の第１の有隔膜電解槽１０と１または複数の第２の有隔膜電解槽２０を備え、これらの有隔膜電解槽１０，２０は、電解運転時に陽極側となる電解室同士および陰極側となる電解室同士が互いに連通しており、かつ、隔膜１２，２２は電圧の印加によって左右の各側面で正極および負極に分極されていて、第１の有隔膜電解槽１０と第２の有隔膜電解槽２０とでは、隔膜１２，２２の電解運転時における各電極に対する対向面が正負の極性を互いに異にしている。
【選択図】図２

Description

本発明は、有隔膜電解槽を備える電解水生成装置、および、同有隔膜電解槽を構成する隔膜に対して極性を付与するための極性付与方法に関する。

電解水生成装置の一形式として、イオン透過能を有する隔膜にて槽本体内を区画して一対の電解室が形成されている有隔膜電解槽を備える電解水生成装置がある。当該電解水生成装置においては、電解運転時、陽極側電解室にて酸性水（電解生成酸性水）が生成され、かつ、陰極側電解室にてアルカリ性水（電解生成アルカリ性水）が生成される。生成された各電解生成水は、その特性に応じて両方共に使用に供され、あるいは、その特性に応じていずれか一方が使用に供される。

当該形式の電解水生成装置においては、有隔膜電解槽の各電極へ印加する直流電圧の極性を定期的に切替えて電解運転を繰返し行う第１の電解運転方式を採ることができ、また、有隔膜電解槽の各電極へ直流電圧を印加した状態で電解運転を行うとともに、当該電解運転が所定時間経過した後に、前記有隔膜電解槽の各電極へ印加する直流電圧の極性を正負切替えて洗浄運転を行う第２の電解運転方式を採ることができる。

これらの電解運転方式は共に、電解生成酸性水が生成される陽極側電解室で不可避的に生じるスケールを、陰極側電解室で生成される電解生成アルカリ性水により溶解して除去することを目的とするもので、上記した第１の電解運転方式を採る電解水生成装置では、電解運転中、両電解室の電極に印加される電圧の極性を定期的に正負反転して、陽極側電解室を陰極側電解室に、かつ、陰極側電解室を陽極側電解室に移行させることにより、上記した目的を達成するもである（特許文献１を参照）。また、上記した第２の電解運転方式を採る電解水生成装置では、電解運転中に両電解室の電極に印加される電圧の極性を正負反転して、陽極側電解室を陰極側電解室に、かつ、陰極側電解室を陽極側電解室に移行して、電解運転を短時間の洗浄運転に変更することによって、上記した目的を達成するものである。

ところで、上記した特許文献１にて、第１の電解運転方式を採る電解水生成装置を提案している発明者は、電極の印加電圧の極性が正負反転前に生成される電解生成酸性水および電解生成アルカリ性水と、電極の印加電圧の極性が正負反転後に生成される電解生成酸性水および電解生成アルカリ性水とでは、その特性に差が存在することを見出すとともに、生成される電解生成水の特性に差が発生する原因を、一方の電解室と他方の電解室を互いに完全に同一な構造には構成し得ないことにあるとして、上記した特許文献１にて提案されているイオン水生成装置では、有隔膜電解槽の偶数個を並列接続するとともに、一対毎に電極の極性を反対に設定して接続する手段を採っている。

当該イオン水生成装置の発明者は、電極に対する印加電圧の正負反転前後で生じる電解生成水の特性に差が生じる原因を、より具体的には、有隔膜電解槽の各電解室における電極の構造、被電解水を電極の周囲へ供給する給水通路の構造、および、生成された電解生成水を流出する流出通路の構造に起因する、電極表面積の相違、および、通路の流路抵抗の相違にあるとしている。上記した特許文献１に記載の発明は、径の異なる一対の円筒状電極を槽本体内に同心的に配置することにより、内側に位置する円筒状電極の外周側と内周側にそれぞれ電解室を形成する構成の電解水生成装置を適用対象とするものであることから、指摘されている原因はむしろ当然のことである。上記のごとく構成されている両電解室は、形状的にも構造的にも大きく相違している。
特開平７−２９００６１号公報

ところで、有隔膜電解槽を構成する隔膜においては、電解運転時の各電極に対する印加電圧の作用により極性が付与されて、各電極に対する左右の面（対向面）に互いに正負の極性が異なる分極が発生し、かかる分極極性が隔膜に残留することは知られている。本発明者は、隔膜に残留する当該分極極性が電解運転に及ぼす影響について検討した結果、電極に印加する電圧の極性の正負を反転前と反転後では、隔膜に残留する分極極性に起因して両電極間を流れる電流に差が生じること、この結果、電解運転時の電解効率に差が生じることを知見した。

本発明は、かかる知見に基づいてなされたものであって、その目的とするところは、隔膜に残留する分極極性を有効に利用することによって、上記した第１の電解運転方式を採る電解水生成装置において、電極の極性の正負反転前後で発生する電解生成水の特性の相違を解消すること、および、上記した第２の電解運転方式を採る電解水生成装置において、電解運転時の電解効率を高めることにある。

本発明は、有隔膜電解槽を備える電解水生成装置、および、同有隔膜電解槽を構成する隔膜に極性を付与するための極性付与方法に関する。本発明が適用対象とする電解水生成装置は、隔膜にて区画された各区画室に電極を配設して形成された一対の電解室を有する有隔膜電解槽を備え、同有隔膜電解槽の前記各電極へ印加する直流電圧の極性を定期的に正負切替えて電解運転を繰返し行う方式を採る電解水生成装置である。

しかして、本発明に係る第１の電解水生成装置は、上記した方式を採る電解水生成装置であって、１または複数の第１の有隔膜電解槽と１または複数の第２の有隔膜電解槽を備え、前記第１の有隔膜電解槽と前記第２の有隔膜電解槽とは、電解運転時に陽極側となる電解室同士および陰極側となる電解室同士が互いに連通しており、かつ、前記隔膜は電圧の印加によって左右の各側面で正極および負極に分極されていて、前記第１の有隔膜電解槽と前記第２の有隔膜電解槽とでは、前記隔膜の電解運転時における各電極に対する対向面が正負の極性を互いに異にしていることを特徴とするものである。

本発明に係る第１の電解水生成装置においては、前記第１の有隔膜電解槽と前記第２の有隔膜電解槽の互いに対応する電解室を直列的に接続して連通させる構成とすることができ、前記第１の有隔膜電解槽と前記第２の有隔膜電解槽の互いに対応する電解室を並列的に接続して連通させる構成とすることができ、また、前記第１の有隔膜電解槽と前記第２の有隔膜電解槽を同一の槽内で一体的に形成する構成とすることができる。

また、本発明が適用対象とする電解水生成装置は、隔膜にて区画された各区画室に電極を配設して形成された一対の電解室を有する有隔膜電解槽を備え、同有隔膜電解槽の各電極へ直流電圧を印加して電解運転を行うとともに、前記有隔膜電解槽の前記各電極へ印加する直流電圧の極性を正負切替えて、電解運転を洗浄運転に変更する方式を採る電解水生成装置である。

しかして、本発明に係る第２の電解水生成装置は上記した方式を採る電解水生成装置であって、単独の有隔膜電解槽を備え、同有隔膜電解槽を構成している隔膜は電圧の印加によって左右の各側面で正極および負極に分極されていて、前記各電極に対する対向面が電解運転時に前記各電極に印加される極性と同一の極性になるように配置されていることを特徴とするものである。

また、本発明は上記した各電解水生成装置が装備する有隔膜電解槽を構成する隔膜に極性を付与する方法であり、本発明に係る第１の極性付与方法は、実稼働に供する有隔膜電解槽を電解運転することにより、各電極に対向する各対向面に各電極が印加される極性とは逆極性の極性を付与することを特徴とするものである。本発明に係る第２の極性付与方法は、極性付与に供する有隔膜電解槽を電解運転することにより、実稼働の有隔膜電解槽の形成に供する前の隔膜に、各電極に対向する各対向面に各電極が印加される極性とは逆極性の極性を付与することを特徴とするものである。

また、本発明に係る第３の極性付与方法は、第１の有隔膜電解槽と第２の有隔膜電解槽とが同一の槽本体内で一体的に形成されている電解水生成装置における隔膜に極性を付与する極性付与方法であり、当該極性付与方法は、実稼働に供する有隔膜電解槽を電解運転することにより、各電極に対向する各対向面に各電極が印加される極性とは逆極性の極性を付与する方法であって、各有隔膜電解槽を構成する各電極に選択的に電圧を付与して電解運転を行うことを特徴とするものである。

本発明に係る第１の電解水生成装置においては、第１の有隔膜電解槽と第２の有隔膜電解槽とでは、隔膜を、電解運転時に電圧を印加される各電極に対する対向面の極性が互いに正負逆極性になるように配置している。当該隔膜の各電極の配置関係は、電極に印加される電圧の極性を正負反転させる前後においても変わらない。このため、電圧の極性を正負反転させる前における第１の有隔膜電解槽の陽極側電解室で生成される電解生成酸性水と、電圧の極性を正負反転させた後における第２の有隔膜電解槽の陽極側電解室で生成される電解生成酸性水の特性は変わらず、同様に、電圧の極性を正負反転させる前における第１の有隔膜電解槽の陰極側電解室で生成される電解生成アルカリ性水と、電圧の極性を正負反転させた後における第２の有隔膜電解槽の陰極側電解室で生成される電解生成アルカリ性水の特性は変わらない。

このため、第１の有隔膜電解槽と第２の有隔膜電解槽の陽極側電解室にて生成される電解生成酸性水を合体してなる電解生成酸性水の特性は、電極に印加される電圧の極性を正負反転させる前後においても変わらない。同様に、第１の有隔膜電解槽と第２の有隔膜電解槽の陰極側電解室にて生成される電解生成アルカリ性水を合体してなる電解生成アルカリ性水の特性も、電極に印加される電圧の極性を正負反転させる前後においても変わらない。

しかして、本発明に係る第１の電解水生成装置において、第１の有隔膜電解槽と第２の有隔膜電解槽の互いに対応する電解室同士を直列的に接続して連通させる構成を採れば、各電解槽の互いに対応する電解室同士を接続する流通管路の管路構成を簡単な構成にすることができる利点がある。また、第１の有隔膜電解槽と第２の有隔膜電解槽の互いに対応する電解室同士を並列的に接続して連通する構成を採れば、各有隔膜電解槽においては未電解の被電解水を電解することができ、結果として、安定した特性の電解生成水を生成することができ、かつ、上流側の有隔膜電解槽と下流側の有隔膜電解槽間で発生しがちな電解条件に影響を及ぼす要因を排除することができる。また、第１の有隔膜電解槽と第２の有隔膜電解槽とを同一の槽内で一体的に形成する構成を採れば、電解水生成装置それ自体をコンパクトな構成にすることができる。

また、本発明に係る第２の電解水生成装置においては、隔膜は、その分極面が電解運転時に電圧印加される電極の極性と同一の極性になるように配置されているため電解効率が高く、洗浄運転より長時間継続してなされる電解運転を低い電力量で行うことができて、エネルギーの省力化を図ることができる。

上記した各電解水生成装置の有隔膜電解槽を構成する隔膜に極性を付与する方法としては、上記した第１〜第３の極性付与方法を採用することができる。これらのうち、第１の極性付与方法は、実稼働の有隔膜電解槽の隔膜に極性を付与するものであることから、有隔膜電解槽の組立てに使用する隔膜に予め極性を付与する操作を省くことができるという利点がある。

また、第２の極性付与方法は、実稼働の有隔膜電解槽の組立てに使用する隔膜に、予め極性を付与するものであることから、隔膜に対して所望の強さの極性を的確に付与することができるとともに、隔膜における左右各側面である分極面の正負の極性を正確に確認することができる。これにより、実稼働の有隔膜電解槽を組立てる際に隔膜の配置の方向性を誤ることがなく、当該有隔膜電解槽の組立てを容易にすることができるという利点がある。

また、本発明に係る第３の極性付与方法は、実稼働の有隔膜電解槽に組付けられている隔膜に極性を付与する方法ではあるが、複数の有隔膜電解槽が同一の槽本体内で一体的に形成されている電解水生成装置において、各隔膜に対して、極性を的確に付与することができる利点がある。

本発明は、有隔膜電解槽を備える電解水生成装置、および、同有隔膜電解槽を構成する隔膜に極性を付与するための極性付与方法に関する。本発明に係る第１の電解水生成装置は、隔膜にて区画された各区画室に電極を配設して形成された一対の電解室を有する有隔膜電解槽を備え、同有隔膜電解槽の各電極へ印加する直流電圧の極性を定期的に正負切替えて電解運転を繰返し行う方式を採る電解水生成装置を適用対象とするものである。図１には、本発明に係る第１の電解水生成装置の第１実施形態を示し、図４には、本発明に係る第１の電解水生成装置の第２実施形態を示し、図５には、本発明に係る第１の電解水生成装置の第３実施形態を示している。

また、本発明に係る第２の電解水生成装置は、隔膜にて区画された各区画室に電極を配設して形成された一対の電解室を有する有隔膜電解槽を備え、同有隔膜電解槽の各電極へ直流電圧を印加して電解運転を行うとともに、前記有隔膜電解槽の各電極へ印加する直流電圧の極性を切替えて、電解運転を洗浄運転に変更する方式を採る電解水生成装置を適用対象とするものである。図６には、本発明に係る第２の電解水生成装置の一実施形態を示している。

本発明の第１の電解水生成装置における第１実施形態に係る電解水生成装置は、図１に示すように、２槽の有隔膜電解槽１０、２０を直列的に配置して、両有隔膜電解槽１０，２０の互いに対応する電解室同士を直列的に接続して、互いに連通させているものである。これら両有隔膜電解槽１０，２０においては、各電極間に位置している隔膜の各電極に対する向きが異なる点を除き、同様に構成されている。

上流側の有隔膜電解槽１０は、槽本体１１と、槽本体１１の内部を区画するイオン透過能を有する隔膜１２と、各区画室に配設されて電解室Ｒ1，Ｒ2を形成する一対の電極１３ａ，１３ｂからなり、各電解室Ｒ1，Ｒ2の上流側には、被電解水を導入するための導入管路１４の分岐管部が接続されている。各電解室Ｒ1，Ｒ2の下流側には、各電解室Ｒ1，Ｒ2にて生成される各電解生成水を導出するための導出管路１５ａ，１５ｂが接続されている。

下流側の有隔膜電解槽２０は、槽本体２１と、槽本体２１の内部を区画するイオン透過能を有する隔膜２２と、各区画室に配設されて電解室Ｒ3，Ｒ4を形成する一対の電極２３ａ，２３ｂからなり、各電解室Ｒ3，Ｒ4の上流側には有隔膜電解槽１０の各導出管路１５ａ，１５ｂが接続されている。各電解室Ｒ3，Ｒ4の下流側には、各電解室Ｒ3，Ｒ4で生成された各電解生成水を導出するための導出管路２４ａ，２４ｂが接続されている。各導出管路２４ａ，２４ｂは、後述する流出管路２５ａ，２５ｂおよび切替弁２６とともに、各電解生成水の流出系路を構成している。

これら各有隔膜電解槽１０，２０を構成している各隔膜１２，２２は、予め、図２に示すように極性を付与されて分極している。同図（ａ）には上流側の有隔膜電解槽１０を模式的示し、かつ、同図（ｂ）には下流側の有隔膜電解槽２０を模式的に示している。有隔膜電解槽１０を構成する隔膜１２は、極性を付与された状態では、図示左側面が負極に分極し、図示右側面が正極に分極している。当該隔膜１２は、両電極１３ａ，１３ｂ間では、電極１３ａに負極側分極面１２ａを対向させ、かつ、電極１３ｂに正極側分極面１２ｂを対向させている。これに対して、有隔膜電解槽２０を構成する隔膜２３は、極性を付与された状態では、図示左側面が正極に分極し、図示右側面が負極に分極している。当該隔膜２２は、両電極２３ａ，２３ｂ間では、電極２３ａに正極側分極面２２ａを対向させ、かつ、電極２３ｂに負極側分極面２２ｂを対向させている。

図３は、隔膜に極性を付与する極性付与装置を模式的に示すもので、当該極性付与装置は有隔膜電解槽と略同様の構成のもので、槽本体Ａ内に、極性を付与すべき隔膜Ｂが一対の電極Ｃ1，Ｃ2間に配置し、直流電源Ｄから両電極Ｃ1，Ｃ2に電圧を印加することにより、隔膜Ｂに極性が付与される。隔膜Ｂに極性が付与された場合には極性は分極し、図示の状態では、隔膜Ｂの左側面が負極側分極面になるとともに、隔膜Ｂの右側面が正極側分極面になる。

当該電解水生成装置においては、両有隔膜電解槽１０，２０が同期的に電解運転され、当該電解運転では、各電極に対して、両電極１３ａ，２３ａが同極になるように、かつ、両電極１２ｂ、２３ｂが同極になるように電圧を印加されるとともに、各電極に対する印加電圧の極性を定期的に正負反転されて、電解運転を継続される。当該電解運転では、有隔膜電解槽１０における隔膜１２の各電極１３ａ，１３ｂに対向する分極面の極性と、有隔膜電解槽２０における隔膜２２の各電極２３ａ，２３ｂに対向する分極面の極性とは、互いに正負を異にしている。

当該電解水生成装置においては、電解運転時、各有隔膜電解槽１０，２０の各電極に対する印加電圧の極性を定期的に正負反転させることから、各電解室も各電極に対する印加電圧の極性の正負反転に応じて、陽極側電解室が陰極側電解室に、陰極側電解室が陽極側電解室に反転する。このため、有隔膜電解槽２０の流出系路を構成する各導出管路２４ａ，２４ｂと各流出管路２５ａ，２５ｂ間に切替弁２６が介装されて、流出管路２５ａが一方の電解生成水（例えば電解生成酸性水）専用の第１流出管路２５ａに形成され、流出管路２５ｂが他方の電解生成水（例えば電解生成アルカリ性水）専用の第２流出管路２５ｂに形成されている。

切替弁２６は、各電極に対する印加電圧の極性の正負反転に同期して切替動作するもので、弁体２６ａの動作位置が図１の図示実線で示す状態にある場合には、電解室Ｒ3を第１流出管路２５ａに、電解室Ｒ4を第２流出管路２５ｂに接続し、弁体２６ａの動作位置が図示２点鎖線で示す状態にある場合には、電解室Ｒ3を第２流出管路２５ｂに、電解室Ｒ4を第１流出管路２５ａに接続するべく機能する。

このように構成した当該電解水生成装置においては、上流側の有隔膜電解槽１０および下流側の有隔膜電解槽２０は同期的に電解運転され、被電解水を異にはするが、従来の有隔膜電解槽と同様に一方の各電解室Ｒ1，Ｒ3では一方の電解生成水（例えば電解生成酸性水）が生成され、他方の各電解室Ｒ2，Ｒ4では他方の電解生成水（例えば電解生成アルカリ性水）が生成される。すなわち、有隔膜電解槽１０では、水、希薄塩水等の被電解水が両電解室Ｒ1，Ｒ2にて電解され、各電解室Ｒ1，Ｒ2にて生成された各電解生成水は被電解水として、有隔膜電解槽２０の各電解室Ｒ3，Ｒ4にそれぞれ導入されて、各電解室Ｒ3，Ｒ4にて電解される。

一方の電解室Ｒ3にて生成された一方の電解生成水は、その専用の第１流出管路２５ａから系外に流出して利用に供され、また、他方の電解室Ｒ4にて生成れた他方の電解生成水は、その専用の第２流出管路２５ｂから系外に流出して利用に供される。当該電解運転時に、各電極に対する印加電圧の極性が正負反転されると、一方の各電解室Ｒ1，Ｒ3では他方の電解生成水（例えば電解生成アルカリ性水）が生成され、他方の各電解室Ｒ2，Ｒ4では一方の電解生成水（例えば電解生成酸性水）が生成される。この場合には、切替弁２６ａが図示２点鎖線で示す位置の切替動作して、一方の各電解室Ｒ1，Ｒ3にて生成された他方の電解生成水は、その専用の第２流出管路２５ｂから系外に流出し、また、他方の各電解室Ｒ2，Ｒ4にて生成された一方の電解生成水は、その専用の第１流出管路２５ａから系外に流出する。

ところで、当該電解水生成装置においては、各有隔膜電解槽１０，２０を構成する各隔膜１２，２２は、電解運転時に印加電圧される各電極に対する対向面（分極面）の極性が互いに正負逆極性になるように配置している。各隔膜１２，２２の各電極に対する配置関係は、電極に印加される電圧の極性を正負反転させる前後においても変わらない。このため、印加電圧の極性の正負反転前における有隔膜電解槽１０の電解室Ｒ1にて生成される一方の電解生成水と、印加電圧の極性の正負反転後における有隔膜電解槽２０の電解室Ｒ4にて生成される一方の電解生成水の特性は変わらず、同様に、印加電圧の極性の正負反転前における有隔膜電解槽１０の電解室Ｒ2にて生成される他方の電解生成水と、印加電圧の極性の正負反転後における有隔膜電解槽２０の電解室Ｒ3にて生成される他方の電解生成水の特性は変わらない。

このため、有隔膜電解槽１０と有隔膜電解槽２０の陽極側電解室にて生成される電解生成酸性水を合体してなる電解生成酸性水の特性は、電極に対する印加電圧の極性を正負反転させる前後においても変わらない。同様に、有隔膜電解槽１０と有隔膜電解槽２０の陰極側電解室にて生成される電解生成アルカリ性水を合体してなる電解生成アルカリ性水の特性も、電極に対する印加電圧の極性を正負反転させる前後においても変わらない。

しかして、当該電解水生成装置においては、有隔膜電解槽１０と有隔膜電解槽２０の互いに対応する電解室同士、すなわち、電解室Ｒ１と電解室Ｒ3を、および、電解室Ｒ2と電解室Ｒ4を直列的に接続して流通させる構成を採っている。このため、各有隔膜電解槽１０，２０の互いに対応する電解室同士を接続する流通管路の管路構成を簡単な構成とすることができるという利点がある。

本発明の第１の電解水生成装置における第２実施形態に係る電解水生成装置は、図４に示すように、図１に示す第１実施形態に係る電解水生成装置とは、有隔膜電解槽１０および有隔膜電解槽２０を有する点、および、各隔膜１２，２２の各電極に対する配置関係の点では同一の構成であるが、有隔膜電解槽１０と有隔膜電解槽２０を互いに対応する電解室同士を接続するのに、並列的に接続して連通させる構成を採っている点で相違する。当該電解水生成装置においては、各有隔膜電解槽１０，２０とは、被電解水として同一の被電解水を採用していて、有隔膜電解槽１０の電解室Ｒ1にて生成される電解生成水と有隔膜電解槽２０の電解室Ｒ3にて生成される電解生成水とが合体して流出され、かつ、有隔膜電解槽１０の電解室Ｒ2にて生成される電解生成水と有隔膜電解槽２０の電解室Ｒ4にて生成される電解生成水とが合体して流出される。

このため、有隔膜電解槽１０と有隔膜電解槽２０の陽極側電解室にて生成される電解生成酸性水を合体してなる電解生成酸性水の特性は、電極に対する印加電圧の極性を正負反転させる前後においても変わらない。同様に、有隔膜電解槽１０と有隔膜電解槽２０の陰極側電解室にて生成される電解生成アルカリ性水を合体してなる電解生成アルカリ性水の特性も、電極に対する印加電圧の極性を正負反転させる前後においても変わらない。

しかして、当該電解水生成装置においては、有隔膜電解槽１０と有隔膜電解槽２０の互いに対応する電解室同士を並列的に接続する構成を採っている。このため、これらの電解室同士を接続する流通管路の管路構成が複雑な構成とはなるが、図１に示す電解水生成装置に比較して下記のごとき利点を有する。

すなわち、各有隔膜電解槽の互いに対応する電解室同士を直列状態に接続している場合には、電解運転時、下流側に位置している有隔膜電解槽は上流側に位置している有隔膜電解槽で発生する各現象の影響を受けることとなる。例えば、各電解室には、被電解水の電気分解により気泡が発生するが、上流側の有隔膜電解槽で発生した気泡は下流側の有隔膜電解槽の電解室に導入され、このため、下流側の有隔膜電解槽では、両電極間での電気の流れに影響を及ぼすことになる。また、電解運転時、有隔膜電解槽で電気浸透流という水の流れが発生し、両電解室間では隔膜と透過して水の移動が発生する。上流側の有隔膜電解槽で発生した電気浸透流は、下流側の有隔膜電解槽の電解室への被電解水の導入に影響を及ぼすことになる。

これに対して、当該電解水生成装置においては、有隔膜電解槽１０と有隔膜電解槽２０を互いに並列状態に接続する構成を採っていることから、これらの問題は全て解消することができ、各有隔膜電解槽１０，２０では未電解である同一の被電解水を電解することと相まって、生成されて流出する電解生成水の特性を一層安定した状態とすることができる。

本発明の第１の電解水生成装置における第３実施形態に係る電解水生成装置は、図５に示すように、槽本体内に複数の有隔膜電解槽を一体に形成したものである。図５には、槽本体内に複数の有隔膜電解槽を一体に形成してなる電解水生成装置を、流水系路の全てを省略した状態で模式的に示している。当該電解水生成装置は、槽本体内に一体に組付けた各有隔膜電解槽の所定の隔膜を所望の極性を付与できるように電極電位を調整し、全ての隔膜に対して極性付与を順次実施して、電解運転時の電圧を印加されている電極に対する極性の正負反転による電解生成水の特性の変化に対処するものである。

当該電解水生成装置においては、槽本体３１内には、４組の有隔膜電解槽３０ａ〜３０ｄを備えている。槽本体３１内では、４枚の隔膜３２ａ〜３２ｄが等間隔に配設されていて、各隔膜３２ａ〜３２ｄを挟んで５枚の電極３３ａ〜３３ｅのそれぞれが配設されている。これにより、槽本体３１内に、隔膜３２ａと両電極３３ａ，３３ｂとにより第１有隔膜電解槽３０ａが形成され、隔膜３２ｂと両電極３３ｂ，３３ｃとにより第２有隔膜電解槽３０ｂが形成され、隔膜３２ｃと両電極３３ｃ，３３ｄとにより第３有隔膜電解槽３０ｃが形成され、隔膜３２ｄと両電極３３ｄ，３３ｅとにより第４有隔膜電解槽３０ｄが形成されている。

当該電解水生成装置を構成する各電極３３ａ〜３３ｅには、その各先端部に端子３３ａ1〜３３ｅ1が設けられている。各隔膜３２ａ〜３２ｄに極性を付与するには、隔膜３２ａ〜３２ｄから選択した所望の隔膜を挟んで配置されている両電極の端子を、導線を介して直流電源に接続して、両電極に電圧を印加する。これにより、両電極が挟む選択された隔膜に極性が付与され、極性を付与された隔膜は分極されて、左右の側面の一方が正極側分極面になり、他方が負極側分極面になる。従って、当該極性方法を採れば、各電極に対向する隔膜の正負の分極面を任意に選定することができる。

当該電解水生成装置においては、電解運転時には、各有隔膜電解槽３０ａ〜３０ｄでは同期的に電解され、第１有隔膜電解槽３０ａの電解室Ｒ1、第２有隔膜電解槽３０ｂの電解室Ｒ4、第３有隔膜電解槽３０ｃの電解室Ｒ５、および、第４有隔膜電解槽３０ｄの電解室Ｒ8にて一方の電解生成水（例えば電解生成酸性水）が生成され、かつ、第１有隔膜電解槽３０ａの電解室Ｒ2、第２有隔膜電解槽３０ｂの電解室Ｒ3、第３有隔膜電解槽３０ｃの電解室Ｒ6、および、第４有隔膜電解槽３０ｄの電解室Ｒ7にて他方の電解生成水（例えば電解生成アルカリ性水）が生成される。同一種類の電解生成水が生成される各電解室は、図示しない導出管路を介して並列状態に接続されていて、全ての有隔膜電解槽３０ａ〜３０ｄにて生成された同一種類の電解生成水は合体して系外に流出する。なお、各電極に対する印加電圧の極性が正負反転した場合には、正負反転に応じて、第１有隔膜電解槽３０ａの電解室Ｒ1、第２有隔膜電解槽３０ｂの電解室Ｒ4、第３有隔膜電解槽３０ｃの電解室Ｒ５、および、第４有隔膜電解槽３０ｄの電解室Ｒ8にて他方の電解生成水（例えば電解生成アルカリ性水）が生成され、かつ、第１有隔膜電解槽３０ａの電解室Ｒ2、第２有隔膜電解槽３０ｂの電解室Ｒ3、第３有隔膜電解槽３０ｃの電解室Ｒ6、および、第４有隔膜電解槽３０ｄの電解室Ｒ7にて一方の電解生成水（例えば電解生成酸性水）が生成される。

図６には、本発明に係る第２の電解水生成装置の一実施形態を示している。当該実施形態に係る電解水生成装置は、図１に示す電解水生成装置を構成する下流側の有隔膜電解槽２０を採用して構成されているもので、同有隔膜電解槽２０を構成する隔膜２２は、各電極２３ａ，２３ｂに対しては、図２（ｂ）に示すように、隔膜２２の正極側分極面２２ａを電極２３ａに対向させ、かつ、隔膜２２の負極側分極面２２ｂを電極２３ｂに対向させて配置されている。

当該実施形態に係る電解水生成装置は、電解運転時には、有隔膜電解槽２０の各電極に対しては、電極２３ａに正極を印加し、電極２３ｂに負極を印加して有隔膜電解槽２０での電解を行い、所定時間経過後には、各電極２３ａ，２３ｂに対する印加電圧の極性を正負反転させて電解運連を洗浄運転に切替え、短時間の洗浄運転を行う方式を採るものである。このため、当該電解水生成装置においては、各電解生成水の専用の流出管路２５ａ，２５ｂおよび切替弁２６を備えてはいない。

しかして、電解運転時の電解生成水の生成運転では、隔膜２２の正極側分極面２２ａが正極側の電極２３ａに対向し、かつ、隔膜２２の負極側分極面２２ｂが負極側の電極２３ｂに対向することになって、有隔膜電解槽２０での電解効率が向上することになる。このため、当該電解水生成装置においては、電解生成水の生成運転時の電力量を大きく抑制することができて、エネルギーの省力化に貢献することができる。なお、洗浄運転では、電解生成水の生成運転とは逆に、電解効率が低下するが、洗浄運転は生成運転に比較して極めて短時間であることから、電力の消費には大きく影響することはない。

なお、当該実施形態に係る電解水生成装置においては、電解運転を洗浄運転に変更するタイミングを、電解運転が所定時間経過した時点としているが、当該電解水生成装置では、電解運転を洗浄運転に変更するタイミングを下記に示す時点とすることもできる。すなわち、当該電解水生成装置においては、両電極間の電流値を監視する体制を採り、両電極や隔膜等にスケールが付着して電気抵抗が大きくなって、両電極間を流れる電流値が所定の電流値以下に低下した時点を、電解運転を洗浄運転に変更するタイミングとすることができる。

本発明に係る第１の電解水生成装置の第１実施形態を示す概略構成図である。 同実施形態に係る電解水生成装置を構成する上流側の有隔膜電解槽を模式的に示す構成図（ａ）、および、下流側の有隔膜電解槽を模式的に示す構成図（ｂ）である。 有隔膜電解槽を構成する隔膜に極性を付与する極性付与装置を示す概略構成図である。 本発明に係る第１の電解水生成装置の第２実施形態を示す概略構成図である。 本発明に係る第１の電解水生成装置の第３実施形態を示す概略構成図である。 本発明に係る第２の電解水生成装置の一実施形態を示す概略構成図である。

符号の説明

１０，２０…有隔膜電解槽、１１，２１…槽本体、１２…隔膜、１２ａ…負極側分極面、１２ｂ…正極側分極面、２２…隔膜、２２ａ…正極側分極面、２２ｂ…負極側分極面、１３ａ，１３ｂ、２３ａ，２３ｂ…電極、１４…導入管路、１５ａ，１５ｂ、２４ａ，２４ｂ…導出管路、２５ａ，２５ｂ…流出管路、２６…切替弁、３０ａ〜３０ｄ…有隔膜電解槽、３１…槽本体、３２ａ〜３２ｄ…隔膜、３３ａ〜３３ｅ…電極、３３ａ1〜３３ｅ1…端子、電極Ｒ1〜Ｒ8…電解室、Ａ…槽本体、Ｂ…隔膜、Ｃ1，Ｃ2…電極、Ｄ…直流電源。

Claims (8)

1. 隔膜にて区画された各区画室に電極を配設して形成された一対の電解室を有する有隔膜電解槽を備え、同有隔膜電解槽の前記各電極へ印加する直流電圧の極性を定期的に正負切替えて電解運転を繰返し行う方式を採る電解水生成装置であり、当該電解水生成装置は、１または複数の第１の有隔膜電解槽と１または複数の第２の有隔膜電解槽を備え、前記第１の有隔膜電解槽と前記第２の有隔膜電解槽とは、電解運転時に陽極側となる電解室同士および陰極側となる電解室同士が互いに連通しており、かつ、前記隔膜は電圧の印加によって左右の各側面で正極および負極に分極されていて、前記第１の有隔膜電解槽と前記第２の有隔膜電解槽とでは、前記隔膜の電解運転時における前記各電極に対する対向面が正負の極性を互いに異にしていることを特徴とする電解水生成装置。
2. 請求項１に記載の電解水生成装置において、前記第１の有隔膜電解槽と前記第２の有隔膜電解槽の互いに対応する電解室同士は直列的に接続されて連通していることを特徴とする電解水生成装置。
3. 請求項１に記載の電解水生成装置において、前記第１の有隔膜電解槽と前記第２の有隔膜電解槽の互いに対応する電解室同士は並列的に接続されて連通していることを特徴とする電解水生成装置。
4. 請求項３に記載の電解水生成装置において、前記第１の有隔膜電解槽と前記第２の有隔膜電解槽は、同一の槽内で一体的に形成されていることを特徴とする電解水生成装置。
5. 隔膜にて区画された各区画室に電極を配設して形成された一対の電解室を有する有隔膜電解槽を備え、同有隔膜電解槽の前記各電極へ直流電圧を印加して電解運転を行うとともに、前記有隔膜電解槽の前記各電極へ印加する直流電圧の極性を正負切替えて、電解運転を洗浄運転に変更する方式を採る電解水生成装置であり、当該電解水生成装置は単独の有隔膜電解槽を備え、同有隔膜電解槽を構成している隔膜は電圧の印加によって左右の各側面で正極および負極に分極されていて、前記各電極に対する対向面が電解運転時に前記各電極に印加される極性と同一の極性になるように配置されていることを特徴とする電解水生成装置。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の電解水生成装置の有隔膜電解槽を構成する隔膜に極性を付与する方法であり、実稼働に供する有隔膜電解槽を電解運転することにより、各電極に対向する前記隔膜の各対向面に、前記各電極が印加される極性とは正負逆極性の極性を付与することを特徴とする有隔膜電解槽を構成する隔膜に対する極性付与方法。
7. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の電解水生成装置の有隔膜電解槽を構成する隔膜に極性を付与する方法であり、極性付与に供する有隔膜電解槽を電解運転することにより、実稼働の有隔膜電解槽の形成に供する前の隔膜に、各電極に対向する各対向面に、前記各電極が印加される極性とは正負逆極性の極性を付与することを特徴とする有隔膜電解槽を構成する隔膜に対する極性付与方法。
8. 請求項４に記載の電解水生成装置の各有隔膜電解槽を構成する隔膜に極性を付与する方法であって、実稼働に供する有隔膜電解槽を電解運転することにより、前記隔膜の各電極に対向する各対向面に各電極が印加される極性とは正負逆極性の極性を付与する方法であり、前記各有隔膜電解槽を構成する前記各電極に選択的に電圧を付与して電解運転を行うことを特徴とする有隔膜電解槽を構成する隔膜に対する極性付与方法。
   

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