JP2015174085A - Electrolytic water generator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、水を電気分解して電解水を生成する電解水生成装置に関する。 The present invention relates to an electrolyzed water generating apparatus that electrolyzes water to generate electrolyzed water.
従来から、隔膜で仕切られた陽極室と陰極室を有する電解槽を備え、電解槽内に導入された水道水等の原水を電気分解する電解水生成装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art Conventionally, an electrolyzed water generating apparatus that includes an electrolytic cell having an anode chamber and a cathode chamber partitioned by a diaphragm and electrolyzes raw water such as tap water introduced into the electrolyzer is known (for example, Patent Documents). 1).
電解水生成装置の陰極室で生成される水素ガスが溶け込んだ電解水素水は、胃腸症状の改善に優れた効果を発揮することが期待されている。また、近年、電解水生成装置で生成された電解水素水は、血液透析治療の際に活性酸素の除去に適しているとして注目されている。 Electrolyzed hydrogen water in which hydrogen gas produced in the cathode chamber of the electrolyzed water generator is dissolved is expected to exert an excellent effect on improving gastrointestinal symptoms. In recent years, electrolytic hydrogen water generated by an electrolyzed water generating apparatus has attracted attention as being suitable for removing active oxygen during hemodialysis treatment.
電解水生成装置において、隔膜は、陽極室と陰極室との間でイオンを効率よく通過させるために薄く形成されていることから、陽極室と陰極室との間で生ずる圧力差が過度に大きくなると、隔膜が損傷を受けるおそれがある。 In the electrolyzed water generating apparatus, the diaphragm is formed thin in order to efficiently pass ions between the anode chamber and the cathode chamber, so that the pressure difference generated between the anode chamber and the cathode chamber is excessively large. As a result, the diaphragm may be damaged.
また、電解水生成装置では、電解水素水に溶け込んだ水素分子(水素ガス)の濃度(溶存水素濃度)の制御が重要である。例えば、電解水素水が血液透析に用いられる場合、高い溶存水素濃度が望ましいとされている。 Further, in the electrolyzed water generating device, it is important to control the concentration of hydrogen molecules (hydrogen gas) dissolved in the electrolyzed hydrogen water (dissolved hydrogen concentration). For example, when electrolytic hydrogen water is used for hemodialysis, a high dissolved hydrogen concentration is desirable.
本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、溶存水素濃度を高めることが可能な電解水生成装置を提供することを主たる目的としている。 The present invention has been devised in view of the actual situation as described above, and has as its main object to provide an electrolyzed water generating apparatus capable of increasing the dissolved hydrogen concentration.
本発明は、電気分解される水が流入する電解室が形成された電解槽と、前記電解室内で、互いに対向して配置された陽極給電体及び陰極給電体と、前記陽極給電体と前記陰極給電体との間に配され、かつ、前記電解室を前記陽極給電体側の陽極室と、前記陰極給電体側の陰極室とに区分する隔膜とを備えた電解水生成装置であって、前記隔膜が、前記陽極給電体及び前記陰極給電体で挟持され、前記電解槽は、前記陽極給電体側の第1ケース片と、前記陰極給電体側の第2ケース片が固着されることにより前記電解室を形成し、前記第1ケース片の前記電解室側を向く内面には、前記陽極給電体と当接する第1凸状部と、前記第1凸状部とは交互に設けられ、前記陽極室に流入した水が流通する複数の第1溝部と、前記第1凸状部及び前記第1溝部の一端側に設けられ、前記陽極室に流入した水を各第1溝部に導く第1分水路と、前記第1凸状部及び前記第1溝部の他端側に設けられ、前記各第1溝部を流通した水を集める第1集水路とが形成され、前記第2ケース片の前記電解室側を向く内面には、前記陰極給電体と当接する第2凸状部と、前記第2凸状部とは交互に設けられ、前記陰極室に流入した水が流通する複数の第2溝部と、前記第2凸状部及び前記第2溝部の一端側に設けられ、前記陰極室に流入した水を各第2溝部に導く第2分水路と、前記第2凸状部及び前記第2溝部の他端側に設けられ、前記各第2溝部を流通した水を集める第2集水路とが形成され、前記第1溝部は、前記第1分水路及び第1集水路よりも浅く形成され、前記第2溝部は、前記第2分水路及び第2集水路よりも浅く形成されていることを特徴とする。 The present invention includes an electrolytic cell in which an electrolysis chamber into which water to be electrolyzed flows is formed, an anode power feeding body and a cathode power feeding body arranged to face each other in the electrolysis chamber, the anode power feeding body, and the cathode An electrolyzed water generating apparatus, comprising: a diaphragm disposed between a power feeding body and a diaphragm separating the electrolysis chamber into an anode chamber on the anode power feeding side and a cathode chamber on the cathode power feeding side; Is sandwiched between the anode power supply body and the cathode power supply body, and the electrolytic cell is formed by fixing the first case piece on the anode power supply side and the second case piece on the cathode power supply side. Formed on the inner surface of the first case piece facing the electrolysis chamber side, the first convex portions that contact the anode feeder and the first convex portions are alternately provided, A plurality of first groove portions through which the inflowing water flows, the first convex portion, and the first A first diversion channel provided on one end side of the groove portion and guiding the water flowing into the anode chamber to each first groove portion; and provided on the other end side of the first convex portion and the first groove portion. A first water collecting passage for collecting water flowing through the one groove portion is formed, and on the inner surface of the second case piece facing the electrolysis chamber side, a second convex portion that comes into contact with the cathode power feeder, and the second Protruding portions are provided alternately, a plurality of second groove portions through which water flowing into the cathode chamber circulates, provided at one end side of the second protruding portions and the second groove portions, and flows into the cathode chamber A second diversion channel that guides the water to each second groove, and a second water collecting channel that is provided on the other end side of the second convex portion and the second groove and collects the water that has circulated through each second groove. The first groove portion is formed shallower than the first water diversion channel and the first water collecting channel, and the second groove portion includes the second water diversion channel and the second water diversion channel. Characterized in that it is shallower than 2 Vol waterways.
本発明に係る前記電解水生成装置において、前記第1ケース片の前記第1凸状部は、前記陽極給電体を前記陰極給電体側に突出させると共に、前記第2ケース片の前記第2凸状部は、前記陰極給電体を前記陽極給電体側に突出させることが望ましい。 In the electrolyzed water generating apparatus according to the present invention, the first convex portion of the first case piece causes the anode feeder to protrude toward the cathode feeder, and the second convex portion of the second case piece. The part desirably projects the cathode power feeder toward the anode power feeder.
本発明に係る前記電解水生成装置において、前記陽極給電体、前記陰極給電体及び前記隔膜は、波形に形成されていることが望ましい。 In the electrolyzed water generating apparatus according to the present invention, it is preferable that the anode power supply body, the cathode power supply body, and the diaphragm are formed in a waveform.
本発明に係る前記電解水生成装置において、前記第1凸状部が前記陽極給電体を前記陰極給電体側に突出させると共に、前記第2凸状部が前記陰極給電体を前記陽極給電体側に突出させることによって、前記陽極給電体と前記陰極給電体と前記隔膜とが同じ波形の形状に矯正されることが望ましい。 In the electrolyzed water generating apparatus according to the present invention, the first convex portion causes the anode feeder to protrude toward the cathode feeder, and the second convex portion projects the cathode feeder toward the anode feeder. By doing so, it is desirable that the anode feeder, the cathode feeder and the diaphragm are corrected to the same corrugated shape.
本発明の電解水生成装置は、電気分解される水が流入する電解室が形成された電解槽と、電解室内で、互いに対向して配置された陽極給電体及び陰極給電体と、陽極給電体と陰極給電体との間に配され、電解室を陽極室と陰極室とに区分する隔膜とを備える。隔膜は陽極給電体及び陰極給電体で挟持されているので、隔膜の形状は陽極給電体及び陰極給電体によって保持され、隔膜にかかる応力は減少する。従って、電解槽の陽極室と陰極室との間で大きな圧力差が生じても隔膜の損傷が抑制される。 The electrolyzed water generating apparatus of the present invention includes an electrolyzer in which an electrolysis chamber into which water to be electrolyzed flows is formed, an anode feeder and a cathode feeder that are disposed to face each other in the electrolysis chamber, and an anode feeder. And a diaphragm, which is disposed between the cathode power supply body and divides the electrolysis chamber into an anode chamber and a cathode chamber. Since the diaphragm is sandwiched between the anode feeder and the cathode feeder, the shape of the diaphragm is held by the anode feeder and the cathode feeder, and the stress applied to the diaphragm is reduced. Therefore, even if a large pressure difference occurs between the anode chamber and the cathode chamber of the electrolytic cell, damage to the diaphragm is suppressed.
また、第2溝部が、第2分水路及び第2集水路よりも浅く形成されているので、第2溝部が、第2分水路等と同等以上の深さで形成されている場合と比較して、第2溝部の流路の断面積が小さくなる傾向となる。これにより、第2溝部を流れる水の流速が高められ、水素分子が水に溶け込みやすくなり、溶存水素濃度を高めることが可能となる。 In addition, since the second groove is formed shallower than the second diversion channel and the second water collection channel, the second groove is compared with a case where the second groove is formed with a depth equal to or greater than the second diversion channel. Thus, the cross-sectional area of the flow path of the second groove portion tends to be small. Thereby, the flow velocity of the water flowing through the second groove is increased, hydrogen molecules are easily dissolved in water, and the dissolved hydrogen concentration can be increased.
以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。
図1は、本実施形態の電解水生成装置1の概略構成を示している。電解水生成装置1は、家庭の飲料用及び料理用の水の生成や血液透析の透析液の生成に用いられてもよい。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a schematic configuration of an electrolyzed
電解水生成装置1は、電気分解される水が流入する電解室2が形成された電解槽3と、電解室2内で、互いに対向して配置された陽極給電体4及び陰極給電体5と、陽極給電体4と陰極給電体5との間に配された隔膜6とを備えている。隔膜6は、電解室2を陽極給電体4側の陽極室2Aと、陰極給電体5側の陰極室2Bとに区分する。隔膜6は、電気分解で生じたイオンを通過させ、隔膜6を介して陽極給電体4と、陰極給電体5とが電気的に接続される。陽極給電体4と陰極給電体5との間に電圧が印加されると、電解室2内で水が電気分解され、電解水が得られる。
The electrolyzed
電解水生成装置1は、電源部11と、極性切替部12と、電流計13と、流量計14と、流量制御弁15a及び15bと、流路切替弁16a及び16bと、制御部17を備えている。
The electrolyzed
電源部11は、プラグ11aを介して商用交流電源に接続され、制御部17から入力された制御信号に応じて、陽極給電体4及び陰極給電体5に直流電圧を印加する。極性切替部12は、制御部17から入力された制御信号に応じて、陽極給電体4及び陰極給電体5に印加する直流電圧の極性を切り替える。極性切替部12が、陽極給電体4及び陰極給電体5に印加する直流電圧の極性を切り替えることにより、図1中の陽極給電体4と陰極給電体5の極性が相互に入れ替わり、これに伴い、陽極室2Aと陰極室2Bとが相互に入れ替わる(以下、図2以降においても同様である)。極性切替部12が、所定時間、所定流量又は所定の動作毎に給電体4、5の極性を切り替えることにより、陰極側の給電体にスケールが付着し続けることが防止される。電流計13は、電源部11、極性切替部12、陽極給電体4及び陰極給電体5等によって構成される回路を流れる電流を検知して、対応する信号を制御部17に出力する。
The
流量計14は、給水路18に設けられ、電解水生成装置1に流入する水量を検知して、制御部17に出力する。給水路18には、浄化された水が供給される。流量計14の下流に設けられた給水路18は、第1給水路18a及び第2給水路18bに分岐する。
The
流量制御弁15aは、第1給水路18aに設けられ、電解室2に流入する水量を制御する。流量制御弁15bは、排水路20に設けられ、電解室2から流出する水量を制御する。流量制御弁15a及び15bが陽極室2A又は陰極室2Bを流入出する水量を制限することにより、陽極室2Aを流入出する水量と陰極室2Bを流入出する水量との間に差が生ずる。これにより、排水路20から排出される排水を減らして、水の有効利用を図ることができる。陽極室2Aを流入出する水量と陰極室2Bを流入出する水量との比は、固定されてもよいし、手動又は制御部17の制御によって適宜変更可能に構成されていてもよい。陽極室2Aを流入出する水量と陰極室2Bを流入出する水量との比を変更することにより、陽極室2Aと陰極室2Bとの間で圧力差が生ずる場合がある。
The
流路切替弁16aは、制御部17から入力された制御信号に応じて、第1給水路18a及び第2給水路18bと陽極室2A及び陰極室2Bとの接続を切り替える。流路切替弁16bは、制御部17から入力された制御信号に応じて、陽極室2A及び陰極室2Bと、送水路19及び排水路20との接続を切り替える。流路切替弁16aと流路切替弁16bとは、例えばモーター(図示せず)によって駆動される。送水路19は、陰極室2Bで生成された電解水素水を送出する。
The flow
制御部17は、各部の制御を司る。例えば、制御部17は、電流計13から入力される信号に基づいて、電源部11の出力をフィードバック制御する。
The
さらに、制御部17は、時間を計数し、所定時間が経過する毎に、極性切替部12及び流路切替弁16a及び16bの切替動作を制御する。極性切替部12及び流路切替弁16a及び16bの切替動作の制御は、上記時間によって管理する形態に替えて、又は上記時間によって管理する形態に加えて、送水路19から送水される水量によって管理する形態であってもよい。この場合、制御部17は、流量計14から入力される信号に基づいて、送水路19から送水される水量を積算し、所定水量が送水される毎に、極性切替部12及び流路切替弁16a及び16bの切替動作を制御するものであってもよい。さらに、極性切替部12及び流路切替弁16a及び16bの切替動作の制御は、所定の動作が行なわれる毎になされるものであってもよい。
Furthermore, the
制御部17による管理の下で、極性切替部12及び流路切替弁16a及び16bが同期して動作することにより、送水路19から常に陰極室2Bで生成された電解水素水が送出され、排水路20から常に陽極室2Aで生成された酸性水が送出される。なお、陽極室2Aで生成された酸性水を送水路19から送水させる場合は、流路切替弁16bの動作を反転させればよい。この場合、送水路19から陽極室2Aで生成された酸性水が送出され、排水路20から陰極室2Bで生成された電解水素水が送出される。
Under the control of the
図2は、電解槽3の構造を示している。図3は、電解槽3の組立て斜視図である。電解槽3は、陽極給電体4側の第1ケース片3Aと、陰極給電体5側の第2ケース片3Bとを有している。互いに対向して配置された第1ケース片3Aと第2ケース片3Bとが固着されることにより、その内部に電解室2が形成される。
FIG. 2 shows the structure of the
陽極給電体4及び陰極給電体5の外周縁の外側には、第1ケース片3Aと第2ケース片3Bとの合わせ面からの水漏れを防止するための封止部材3Cが設けられている。隔膜6の外周部は、封止部材3Cによって挟持されている。
A sealing
図3に示されるように、電解槽3は、電解室2内に、陽極給電体4、隔膜6及び陰極給電体5が重ねられてなる積層体10を収容している。本実施形態では、隔膜6として、例えば、スルホン酸基を有するフッ素系の樹脂材料からなる固体高分子膜6aが用いられている。固体高分子膜6aの両面には、白金からなるめっき層6bが形成されている。固体高分子膜6aを隔膜6に用いた電解槽3では、隔膜6の陽極側と陰極側とで以下に示される反応が生ずる。
陽極側 : 6H2O → 4H3O+ + O2 + 4e−
陰極側 : 4H3O+ + 4e− → 2H2 + 4H2O
このとき、陽極側で生じたオキソニウムイオン4H3O+は、固体高分子膜6aを通過して陰極側に移動し、電子4e−と結合して、水素分子2H2が発生する。陰極側にて生じた水素分子H2は、陰極室2B内の水に溶け込み、電解水素水を構成する。陰極室2Bで生じた電解水素水は、送水路19を介して送水される。一方、陽極室2Aで生じた酸性水は、排水路20を介して排出される。
As shown in FIG. 3, the
Anode side: 6H 2 O → 4H 3 O + + O 2 + 4e −
Cathode side: 4H 3 O + + 4e − → 2H 2 + 4H 2 O
At this time, the oxonium ion 4H 3 O + generated on the anode side passes through the
隔膜6は、電解室2内で、陽極給電体4及び陰極給電体5によって挟持されている。従って、隔膜6の形状は陽極給電体4及び陰極給電体5によって保持されている。このような、隔膜6の保持構造を有する本実施形態によれば、電解槽3の陽極室2Aと陰極室2Bとの間に生ずる圧力差に起因する応力の大部分は、陽極給電体4及び陰極給電体5によって負担され、隔膜6にかかる応力は減少する。これにより、陽極室2Aと陰極室2Bとの間で大きな圧力差が生ずる状態で電解水生成装置1を動作させても、隔膜6には大きな応力が生じない。従って、水の利用効率を高めることが可能となる。また、隔膜6が陽極給電体4及び陰極給電体5で挟持されているので、隔膜6のめっき層6bと陽極給電体4との間及び隔膜6のめっき層6bと陰極給電体5との間での接触抵抗が減少し、電圧降下が抑制される。これにより、電解室2内での電気分解が促進され、高い溶存水素濃度の電解水素水が生成可能となる。
The
図4は、図2で示される電解槽3のA−A線断面を示している。図4に示されるように、陽極給電体4は、第1ケース片3Aと第2ケース片3Bとによって矯正されることにより、波形に形成されている。このような波板状の陽極給電体4は、大きな曲げ剛性を有しているので、隔膜6を介して陽極給電体4が電解室2内での圧力差により大きな応力を受けても、その変形が抑制され、隔膜6の損傷が抑制される。
FIG. 4 shows a cross section taken along line AA of the
隔膜6は、陽極給電体4に沿って波形に形成されている。すなわち、陽極給電体4と隔膜6とは、同振幅、同波長かつ同位相の波形に形成されている。これにより、隔膜6と陽極給電体4との間の接触抵抗が小さくなることから、隔膜6と陽極給電体4との間の導通が良好となり、電解室2内での電気分解が促進される。
The
陰極給電体5は、第1ケース片3Aと第2ケース片3Bとによって矯正されることにより、波形に形成されている。すなわち、陰極給電体5と隔膜6とは、同振幅、同波長かつ同位相の波形に形成されている。このような波板状の陰極給電体5は、大きな曲げ剛性を有しているので、隔膜6を介して陰極給電体5が電解室2内での圧力差により大きな応力を受けても、その変形が抑制され、隔膜6の損傷が抑制される。また、隔膜6と陰極給電体5との間の接触抵抗が小さくなることから、隔膜6と陰極給電体5との間の導通が良好となり、電解室2内での電気分解が促進される。
The
本実施形態では、陽極給電体4、隔膜6及び陰極給電体5が、それぞれ対応する波形に形成されている。従って、極性切替部12が給電体の極性を反転させた場合であっても、隔膜6は、少なくとも一方の給電体によって保持されるので、電解槽3の陽極室2Aと陰極室2Bとの間で大きな圧力差が生じても、隔膜6の変形が抑制され、隔膜6の損傷が抑制される。
In the present embodiment, the anode
陽極給電体4及び陰極給電体5は、それぞれ、その板厚方向で水が行き来可能に構成されている。本実施形態では、図3によく示されるように、陽極給電体4及び陰極給電体5の各々は、第1網状給電体7と第2網状給電体8とを含む。このような、網状の陽極給電体4及び陰極給電体5は、隔膜6を挟持しながら、隔膜6の表面に水を行き渡らせることができ、電解室2内での電気分解を促進する。
The
第1網状給電体7と第2網状給電体8とは、互いに重ねられた状態で、電解室2に収容されている。隔膜6と、隔膜6を挟んで設けられた一対の第2網状給電体8及び一対の第1網状給電体7とによって、積層体10が構成される。第1網状給電体7には、電解槽3の外部に突出する端子7aが設けられている。第2網状給電体8は、隔膜6の側に配されている。端子7aを介して、陽極給電体4及び陰極給電体5に直流電圧が印加される。
The first mesh-
図5は、電解室2に収容される前の第1網状給電体7及び第2網状給電体8を拡大して示している。本実施形態の第1網状給電体7及び第2網状給電体8は、エクスパンドメタルによって構成されている。第1網状給電体7及び第2網状給電体8は、織金網等によって構成されていてもよい。
FIG. 5 shows an enlarged view of the first
第1網状給電体7及び第2網状給電体8は、例えば、チタニウムからなり、その表面には白金からなるめっき層(図示せず)が形成されている。めっき層は、チタニウムの酸化を防止する。
The first mesh-
第2網状給電体8の曲げ剛性は、第1網状給電体7の曲げ剛性よりも小さく設定されている。より具体的には、第2網状給電体8のストランド幅S2は、第1網状給電体7のストランド幅S1よりも小さく設定されている。このような第1網状給電体7は、隔膜6と共に柔軟に変形可能であり、隔膜6の損傷を抑制する。
The bending rigidity of the second
さらに、第2網状給電体8のピッチP2は、第1網状給電体7のピッチP1よりも小さく設定されている。このような第2網状給電体8は、隔膜6との接触抵抗を少なくする。これにより、隔膜6と第2網状給電体8との間の導通が良好となり、電解室2内での電気分解が促進される。
Furthermore, the pitch P <b> 2 of the second
一方、図4に示されるように、陽極給電体4及び陰極給電体5の外側に設けられている第1網状給電体7の厚さT1は、第2網状給電体8の厚さT2よりも大きく設定されている。このような第1網状給電体7は、曲げ剛性が大きいので、積層体10に曲げ応力が加えられたとき、より大きな応力を負担することが可能であり、隔膜6には生ずる応力を抑制する。これにより、隔膜6の損傷をより一層抑制することが可能となる。
On the other hand, as shown in FIG. 4, the thickness T1 of the first
本実施形態では、積層体10の外側に曲げ剛性の高い第1網状給電体7が配設されているので、積層体10全体の曲げ剛性が高くなり、隔膜6には生ずる応力がより一層抑制される。さらに、隔膜6と第1網状給電体7との間に配設されている第2網状給電体8が、両者の緩衝材として機能し、隔膜6の損傷をより一層抑制する。
In the present embodiment, since the first mesh
図6は、第1ケース片3A及び第2ケース片3Bを示している。図4、6に示されるように、第1ケース片3Aの電解室2側を向く内面には、電解室2に流入した水が流通する複数の第1溝部31と、陽極給電体4と当接する複数の第1凸状部32とが交互に形成されている。第1溝部31及び第1凸状部32は、縦長形状の第1ケース片3Aの長手方向に沿って連続的にのびている。第1溝部31は、陽極室2Aを構成する。
FIG. 6 shows the
一方、第2ケース片3Bの電解室2側を向く内面には、電解室2に流入した水が流通する複数の第2溝部33と、陰極給電体5と当接する複数の第2凸状部34とが交互に形成されている。第2溝部33及び第2凸状部34は、縦長形状の第2ケース片3Bの長手方向に沿って連続的にのびている。第2溝部33は、陰極室2Bを構成する。
On the other hand, on the inner surface of the
第1凸状部32は、陽極給電体4、隔膜6及び陰極給電体5を挟んで、第2溝部33に対向する位置に設けられている。一方、第2凸状部34は、陰極給電体5、隔膜6及び陽極給電体4を挟んで、第1溝部31に対向する位置に設けられている。第1凸状部32と第2凸状部34とは、第1ケース片3Aと第2ケース片3Bとが固着されたときに交互に位置するように形成されている。
The first
図4に示されるように、第1ケース片3Aの第1凸状部32の先端部は、陽極給電体4の第1網状給電体7と当接し、陽極給電体4を陰極給電体5の側に突出させる。一方、第2ケース片3Bの第2凸状部34は、陰極給電体5の第1網状給電体7と当接し 、陰極給電体5を陽極給電体4の側に突出させる。これにより、陰極給電体5、隔膜6及び陽極給電体4からなる積層体10が波形の形状に矯正される。すなわち、陽極給電体4と陰極給電体5と隔膜6とが同じ波形に矯正される。
As shown in FIG. 4, the tip of the first
第1凸状部32の先端部は、陽極給電体4の第1網状給電体7と当接しているので、陽極室2Aと陰極室2Bとの圧力差によって陽極給電体4が隔膜6を介して第1ケース片3Aの側に力を受けたとき、陽極給電体4を支持しながら陽極給電体4の変形を抑制する。同様に、第2凸状部34の先端部は、陰極給電体5の第1網状給電体7と当接しているので、陽極室2Aと陰極室2Bとの圧力差によって陰極給電体5が隔膜6を介して第2ケース片3Bの側に力を受けたとき、陰極給電体5を支持しながら陰極給電体5の変形を抑制する。
Since the tip end portion of the first
図2、3に示されるように、電解槽3には、L字状の継手35、36、37、38が設けられている。継手35、36は、第1ケース片3A、第2ケース片3Bの下部に装着され、流路切替弁16aと接続される。継手37、38は、第1ケース片3A、第2ケース片3Bの上部に装着され、流路切替弁16bと接続される。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
図3、6に示されるように、第1ケース片3Aの内面の下部には、第1分水路41が形成されている。第1分水路41は、第1ケース片3Aの短手方向に沿ってのび、第1溝部31と連通している。同様に、第2ケース片3Bの内面の下部には、第2分水路42が形成されている。第2分水路42は、第2ケース片3Bの短手方向に沿ってのび、第2溝部33と連通している。継手35、36から流入した水は、それぞれ第1分水路41又は第2分水路42を介して、第1溝部31又は第2溝部33に流れ込み、第1溝部31又は第2溝部33に沿って上方に流れる。
As shown in FIGS. 3 and 6, a first
一方、第1ケース片3Aの内面の上部には、第1集水路43が形成されている。第1集水路43は、第1ケース片3Aの短手方向に沿ってのび、第1溝部31と連通している。同様に、第2ケース片3Bの内面の上部には、第2集水路44が形成されている。第2集水路44は、第2ケース片3Bの短手方向に沿ってのび、第2溝部33と連通している。第1溝部31又は第2溝部33に沿って上方に移動した水は、それぞれ第1集水路43又は第2集水路44によって集められて、継手37又は38から流出する。
On the other hand, a first
陰極室2Bにて発生した水素分子は、微小な気泡となって陰極室2Bの上方に移動する。本実施形態では、電解室2の下部に設けられた継手35、36から流入した水は、第2溝部33を上方に流れる。従って、水素分子の移動方向と水の流れる方向が一致するため、水素分子が水に溶け込み易くなり、溶存水素濃度が高められる。さらには、第2溝部33が縦長形状の第2ケース片3Bの長手方向に沿ってすなわち短手方向に垂直にのびているので、流路の断面積が小さくなる。これにより、第2溝部33を流れる水の流速が高くなるため、水素分子が水に溶け込み易くなり、溶存水素濃度が高められる。
Hydrogen molecules generated in the
第1ケース片3Aの第1分水路41及び第1集水路43には、複数の凸部45が設けられている。凸部45の先端は、陽極給電体4の第1網状給電体7と当接する。同様に第2ケース片3Bの第2分水路42及び第2集水路44には、複数の凸部46が設けられている。凸部46の先端は、陰極給電体5の第1網状給電体7と当接する。凸部45及び凸部46の先端が陽極給電体4及び陰極給電体5とそれぞれ当接することにより、陽極給電体4及び陰極給電体5がそれらの上部及び下部で挟持され、積層体10が保持される。
A plurality of
図7は、電解水生成装置1の製造方法の主要工程を示している。図7(a)に示される給電体配置工程では、陽極給電体4、隔膜6及び陰極給電体5の積層体10が、第1ケース片3Aと、第2ケース片3Bとの間に配置される。すなわち、第1網状給電体7、第2網状給電体8、隔膜6、第2網状給電体8及び第1網状給電体7の積層体10が、第1ケース片3Aと、第2ケース片3Bとの間に配置される。
FIG. 7 shows the main steps of the method for manufacturing the electrolyzed
図7(b)乃至(c)に示される積層体押圧工程では、第1ケース片3Aと第2ケース片3Bとが固着される。すなわち、図7(b)の矢印Aに示されるように、第1ケース片3Aと第2ケース片3Bとが接近され、第1ケース片3Aの第1凸状部32が陽極給電体4の第1網状給電体7と当接する。このとき、第2ケース片3Bの第2凸状部34も、陰極給電体5の第1網状給電体7と当接する。
In the laminated body pressing step shown in FIGS. 7B to 7C, the
さらに、図7(c)の矢印Bに示されるように、第1ケース片3Aと第2ケース片3Bとが接近され、両者が接合される。このとき、第1ケース片3Aの第1凸状部32と、第2ケース片3Bの第2凸状部34とが、積層体10を挟み込んで押圧する。これに伴い、第1ケース片3Aの第1凸状部32は、積層体10を第2ケース片3Bの第2溝部33の側に突出させる。同様に、第2ケース片3Bの第2凸状部34は、積層体10を第1ケース片3Aの第1溝部31の側に突出させる。これにより、積層体10は波形に変形され、波形の陽極給電体4、隔膜6及び陰極給電体5を有する電解水生成装置1を安価かつ容易に製造できる。なお、第1ケース片3Aと第2ケース片3Bとは、例えば、ボルト(図示せず)等によって接合され、固着される。
Further, as indicated by an arrow B in FIG. 7C, the
(変形例1)
図8は、電解槽3の変形例を示している。電解槽3は、第1ケース片3Aの第1凸状部32が、陰極給電体5、隔膜6及び陽極給電体4を挟んで、第2ケース片3Bの第2凸状部34と対向するように配置されている点で、図3等に示される電解槽3とは異なる。これに伴い、第1ケース片3Aの第1溝部31は、陰極給電体5、隔膜6及び陽極給電体4を挟んで、第2ケース片3Bの第2溝部33と対向するように配置される。
(Modification 1)
FIG. 8 shows a modification of the
この電解槽3では、陽極給電体4、隔膜6及び陰極給電体5の形状は、平板状のまま維持されている。陽極給電体4、隔膜6及び陰極給電体5の積層体10は、第1凸状部32及び第2凸状部34によって挟持されている。すなわち、陽極給電体4の第1網状給電体7は、第1ケース片3Aの第1凸状部32によって支持されている。同様に、陰極給電体5の第1網状給電体7は、第2ケース片3Bの第2凸状部34によって支持されている。従って、電解槽3の陽極室2Aと陰極室2Bとの間に生ずる圧力差に起因する応力の大部分は、陽極給電体4、第1凸状部32又は陰極給電体5、第2凸状部34によって負担され、隔膜6にかかる応力は減少する。これにより、陽極室2Aと陰極室2Bとの間で大きな圧力差が生ずる状態で電解水生成装置1を動作させても、隔膜6には大きな応力が生じないので、隔膜6の損傷が抑制される。
In this
(変形例2)
図9は、図6に示される第1ケース片3A及び第2ケース片3Bの変形例である第1ケース片9A及び第2ケース片9Bを示している。第1ケース片9Aは、第1凸状部32に替えて第1ケース片9Aの長手方向に沿って断続的にのびる複数の第1凸状部92を有している点で、第1ケース片3Aとは相違している。第1凸状部92は、第1ケース片9Aの電解室2側を向く内底面91から電解室2側に隆起して形成されている。電解室2に流入した水は、第1ケース片9Aの短手方向に隣り合う第1凸状部92の間を流通する。
(Modification 2)
FIG. 9 shows a
同様に、第2ケース片9Bは、第2凸状部34に替えて第2ケース片9Bの長手方向に沿って断続的にのびる複数の第2凸状部94を有している点で、第2ケース片3Bとは相違している。第2凸状部94は、第2ケース片9Bの電解室2側を向く内底面93から電解室2側に隆起して形成されている。電解室2に流入した水は、第2ケース片9Bの短手方向に隣り合う第2凸状部94の間を流通する。
Similarly, the
第1凸状部92と第2凸状部94とは、第1ケース片9Aと第2ケース片9Bとが固着されたときに交互に位置するように形成されている。このとき、第1凸状部92及び第2凸状部94は、陽極給電体4及び陰極給電体5と当接し、陽極給電体4及び陰極給電体5を波形に矯正する。
The first
(変形例3)
図10は、図6に示される第1ケース片3A及び第2ケース片3Bの別の変形例である第1ケース片9C及び第2ケース片9Dを示している。第1ケース片9Cは、第1凸状部32に替えて離散的に設けられた複数の第1凸状部97を有している点で、第1ケース片3Aとは相違している。第1凸状部97は、平面視でドット状の円柱にて形成されている。第1凸状部97は、平面視で楕円形に形成されていてもよい。第1凸状部97は、第1ケース片9Aの電解室2側を向く内底面96から電解室2側に隆起して形成されている。電解室2に流入した水は、第1ケース片9Cの短手方向に隣り合う第1凸状部97の間を流通する。
(Modification 3)
FIG. 10 shows a
同様に、第2ケース片9Dは、第2凸状部34に替えて離散的に設けられた複数の第2凸状部99を有している点で、第2ケース片3Bとは相違している。第2凸状部99は、平面視でドット状の円柱にて形成されている。第2凸状部99は、平面視で楕円形に形成されていてもよい。第2凸状部99は、第2ケース片9Dの電解室2側を向く内底面98から電解室2側に隆起して形成されている。電解室2に流入した水は、第2ケース片9Dの短手方向に隣り合う第2凸状部99の間を流通する。
Similarly, the
第1凸状部97と第2凸状部99とは、第1ケース片9Cと第2ケース片9Dとが固着されたときに交互に位置するように形成されている。このとき、第1凸状部97及び第2凸状部99は、陽極給電体4及び陰極給電体5と当接し、陽極給電体4及び陰極給電体5を波形に矯正する。
The first
以上のような構成を有する本実施形態の電解水生成装置1によれば、隔膜6が、陽極給電体4及び陰極給電体5で挟持されているので、隔膜6の形状は陽極給電体4及び陰極給電体5によって保持され、隔膜6にかかる応力は減少する。従って、電解槽3の陽極室2Aと陰極室2Bとの間で大きな圧力差が生じても隔膜6の損傷が抑制される。
According to the electrolyzed
以上、本発明の電解水生成装置1が詳細に説明されたが、本発明は上記の具体的な実施形態に限定されることなく種々の態様に変更して実施される。すなわち、電解水生成装置1は、少なくとも、電気分解される水が流入する電解室2を区画する電解槽3と、電解室2内で、互いに対向して配置された陽極給電体4及び陰極給電体5と、陽極給電体4と陰極給電体5との間に配され、かつ、電解室2を陽極給電体4側の陽極室2Aと、陰極給電体5側の陰極室2Bとに区分する隔膜6とを備え、隔膜6が、陽極給電体4及び陰極給電体5で挟持されていればよい。
As mentioned above, although the electrolyzed
また、複数の電解槽3を直列に設けることにより、透析装置に供給する電解水素水の溶存水素濃度を高めることができる。
Moreover, the dissolved hydrogen concentration of the electrolytic hydrogen water supplied to a dialysis apparatus can be raised by providing the some
陽極給電体4及び陰極給電体5は、それぞれ、その板厚方向で水が行き来可能な導電体から構成されていればよい。例えば、陽極給電体4及び陰極給電体5は、パンチングメタルから構成されていてもよい。また、陽極給電体4及び陰極給電体5の各々が第1網状給電体7と第2網状給電体8とを含む構成を示したが、陽極給電体4及び陰極給電体5は1枚の網状給電体から構成されていてもよい。
The
1 電解水生成装置
2 電解室
2A 陽極室
2B 陰極室
3 電解槽
3A 第1ケース片
3B 第2ケース片
4 陽極給電体
5 陰極給電体
6 隔膜
6a 固体高分子膜
7 第1網状給電体
8 第2網状給電体
31 第1溝部
32 第1凸状部
33 第2溝部
34 第2凸状部
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記電解室内で、互いに対向して配置された陽極給電体及び陰極給電体と、
前記陽極給電体と前記陰極給電体との間に配され、かつ、前記電解室を前記陽極給電体側の陽極室と、前記陰極給電体側の陰極室とに区分する隔膜とを備えた電解水生成装置であって、
前記隔膜が、前記陽極給電体及び前記陰極給電体で挟持され、
前記電解槽は、前記陽極給電体側の第1ケース片と、前記陰極給電体側の第2ケース片が固着されることにより前記電解室を形成し、
前記第1ケース片の前記電解室側を向く内面には、
前記陽極給電体と当接する第1凸状部と、
前記第1凸状部とは交互に設けられ、前記陽極室に流入した水が流通する複数の第1溝部と、
前記第1凸状部及び前記第1溝部の一端側に設けられ、前記陽極室に流入した水を各第1溝部に導く第1分水路と、
前記第1凸状部及び前記第1溝部の他端側に設けられ、前記各第1溝部を流通した水を集める第1集水路とが形成され、
前記第2ケース片の前記電解室側を向く内面には、
前記陰極給電体と当接する第2凸状部と、
前記第2凸状部とは交互に設けられ、前記陰極室に流入した水が流通する複数の第2溝部と、
前記第2凸状部及び前記第2溝部の一端側に設けられ、前記陰極室に流入した水を各第2溝部に導く第2分水路と、
前記第2凸状部及び前記第2溝部の他端側に設けられ、前記各第2溝部を流通した水を集める第2集水路とが形成され、
前記第1溝部は、前記第1分水路及び第1集水路よりも浅く形成され、前記第2溝部は、前記第2分水路及び第2集水路よりも浅く形成されていることを特徴とする電解水生成装置。 An electrolytic cell in which an electrolytic chamber into which water to be electrolyzed flows is formed;
An anode feeder and a cathode feeder disposed opposite to each other in the electrolytic chamber;
Electrolyzed water generation comprising a diaphragm disposed between the anode feeder and the cathode feeder and dividing the electrolysis chamber into an anode chamber on the anode feeder side and a cathode chamber on the cathode feeder side A device,
The diaphragm is sandwiched between the anode feeder and the cathode feeder,
The electrolytic cell forms the electrolytic chamber by fixing the first case piece on the anode feeder side and the second case piece on the cathode feeder side,
On the inner surface of the first case piece facing the electrolytic chamber side,
A first convex portion in contact with the anode feeder,
A plurality of first groove portions provided alternately with the first convex portions, and through which the water flowing into the anode chamber flows;
A first diversion channel that is provided on one end side of the first convex portion and the first groove portion and guides the water flowing into the anode chamber to each first groove portion;
A first catchment channel that is provided on the other end side of the first convex part and the first groove part and collects water that has circulated through the first groove part;
On the inner surface of the second case piece facing the electrolytic chamber side,
A second convex portion in contact with the cathode power supply;
A plurality of second grooves that are alternately provided with the second convex portions and through which the water flowing into the cathode chamber flows;
A second diversion channel that is provided on one end side of the second convex portion and the second groove portion and guides the water flowing into the cathode chamber to each second groove portion;
Provided on the other end side of the second convex part and the second groove part, and a second water collecting channel for collecting water flowing through each second groove part is formed;
The first groove is formed shallower than the first diversion channel and the first water collection channel, and the second groove is formed shallower than the second diversion channel and the second water collection channel. Electrolyzed water generator.
前記第2ケース片の前記第2凸状部は、前記陰極給電体を前記陽極給電体側に突出させる請求項1記載の電解水生成装置。 The first convex portion of the first case piece causes the anode power feeder to protrude toward the cathode power feeder,
2. The electrolyzed water generating device according to claim 1, wherein the second convex portion of the second case piece causes the cathode power feeder to protrude toward the anode power feeder.
The first convex portion projects the anode power feeder toward the cathode power feeder, and the second convex portion projects the cathode power feeder toward the anode power feeder, whereby the anode power feeder and the cathode The electrolyzed water generating apparatus according to claim 3, wherein the power feeder and the diaphragm are corrected to have the same waveform.
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