JP2022072743A - Aqueous solution production device, electrolytic tank unit and production method - Google Patents

Aqueous solution production device, electrolytic tank unit and production method Download PDF

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豊彦 土井
Toyohiko Doi
太門 福島
Tamon Fukushima
朋治 江畑
Tomoji Ehata
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K K Bisansei Denkaisui Kenkyusho
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K K Bisansei Denkaisui Kenkyusho
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Abstract

To provide a production device capable of attaining the optimization of the service life of electrodes and an electrolytic tank by effectively cooling the electrolytic tank, and stably producing an aqueous solution within the range of target properties in a normal electrolytic operation.SOLUTION: A production device of an aqueous solution comprises: an electrolytic tank; plural electrodes provided at the inside of the electrolytic tank; one or more unit cells respectively formed between the electrodes in the electrolytic tank; and a solution feed passage for feeding a raw material solution into the electrolytic tank. The production device further comprises: a water feed passage for feeding cooling water into each of the one or more unit cells, independently of the raw material solution; an exhaust port for exhausting an electrolytic solution produced by the electrolysis of the raw material solution from the one or more unit cells; and a power supply device for flowing an electric current to a space between the plural electrodes.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本開示は、水溶液の製造装置、電解槽ユニットおよび製造方法に関する。本開示は、より詳細には、塩素イオンを含有する溶液を電解することによって水溶液を製造するための製造装置、該水溶液を製造するために用いられる電解槽ユニット、および、該水溶液を製造するための製造方法に関する。 The present disclosure relates to an aqueous solution manufacturing apparatus, an electrolytic cell unit, and a manufacturing method. More specifically, the present disclosure relates to a manufacturing apparatus for producing an aqueous solution by electrolyzing a solution containing chloride ions, an electrolytic cell unit used for producing the aqueous solution, and the present invention for producing the aqueous solution. Regarding the manufacturing method of.

塩素イオンを含有する溶液、例えば塩酸単独や、塩酸と塩化ナトリウムまたは塩化カリウムとの混合溶液を、所定の条件で電気分解し、希釈して、遊離次亜塩素酸を含む水溶液を生成する技術が知られている。この生成される水溶液は、遊離次亜塩素酸が殺菌成分としてはたらき、幅広い微生物などに対して殺菌効果を示すため、広い分野で利用されている。上述した遊離次亜塩素酸を含む水溶液の中でも、塩酸または塩酸に塩化ナトリウム水溶液を加えて調整した水溶液を原料として生成される微酸性次亜塩素酸水は、食品添加物の殺菌用にも指定されており、多くの優れた特徴を備えていることが知られている。 A technique for producing an aqueous solution containing free hypochlorous acid by electrolyzing and diluting a solution containing chloride ions, for example, hydrochloric acid alone or a mixed solution of hydrochloric acid and sodium chloride or potassium chloride under predetermined conditions. Are known. This generated aqueous solution is used in a wide range of fields because free hypochlorous acid acts as a bactericidal component and exhibits a bactericidal effect against a wide range of microorganisms. Among the above-mentioned aqueous solutions containing free hypochlorous acid, the slightly acidic hypochlorous acid water produced from hydrochloric acid or an aqueous solution prepared by adding an aqueous solution of sodium chloride to hydrochloric acid is also designated for sterilization of food additives. It is known to have many excellent features.

多くの優れた特徴を備えるため、微酸性次亜塩素酸水の利用分野は、極めて広範囲にわたっており、食品加工分野(牛乳・乳製品、飲料、酒類、菓子、惣菜、水産加工、農畜産加工など)、医療介護分野、スポーツやレジャー遊戯施設、農水産分野(水稲栽培、果樹園芸、野菜栽培工場、畜産養鶏、水産養殖等)、さらに、一般家庭の衛生管理などにおいても、安全で効果的な殺菌剤として利用されている。 Due to its many excellent characteristics, the field of use of slightly acidic hypochlorous acid water is extremely wide-ranging, and the food processing field (milk / dairy products, beverages, alcoholic beverages, confectionery, prepared foods, fishery processing, agricultural and livestock processing, etc.) ), Medical care field, sports and leisure play facilities, agriculture and fisheries field (paddy rice cultivation, fruit tree gardening, vegetable cultivation factory, livestock poultry farming, aquaculture, etc.), and also in general household hygiene management, etc. It is used as a bactericidal agent.

微酸性次亜塩素酸水は、塩酸など塩素イオン含有溶液を無隔膜電解槽で電解し、得られた電解液を水で希釈することによって生成される。この微酸性次亜塩素酸水の生成技術において、求められる点としては、製造装置の安定した電解動作、所定範囲内の有効塩素濃度およびpHの微酸性次亜塩素酸水の安定した生成、電極および電解槽の寿命を挙げることができる。 Slightly acidic hypochlorous acid water is produced by electrolyzing a chloride ion-containing solution such as hydrochloric acid in a non-diabolic electrolytic cell and diluting the obtained electrolytic solution with water. In this technique for producing slightly acidic hypochlorous acid water, the required points are stable electrolysis operation of the manufacturing equipment, stable generation of slightly acidic hypochlorous acid water having an effective chlorine concentration and pH within a predetermined range, and an electrode. And the life of the electrolytic cell can be mentioned.

しかしながら、特定分野の使用現場で、高濃度の有効塩素が求められる場合があり、使用者が装置に負荷をかけ継続的にストレスを与えるケースが多くなってきた。そのため、従来の電解設計では十分対応できない場面が発生している。 However, there are cases where a high concentration of effective chlorine is required at the site of use in a specific field, and there are many cases where the user puts a load on the device and continuously stresses it. Therefore, there are some situations where the conventional electrolytic design cannot sufficiently cope.

例えば、これまで、原水の水質や使用状況などに依存した特定の条件下において、正常ではない電解による動作不安や、有効塩素濃度およびpHの目標範囲からの逸脱、電極および電解槽の寿命の短縮といった不具合が発生する場合があった。 For example, under certain conditions that depend on the quality and usage of raw water, for example, operational anxiety due to abnormal electrolysis, deviation from the target range of effective chlorine concentration and pH, shortening of the life of electrodes and electrolytic cells. In some cases, such a problem occurred.

上述した電極や電解槽の寿命に影響する物理的条件の1つとしては、電解によって発生する熱がある。電極の周辺の温度上昇を極力抑制することが電極寿命に好適である。 One of the physical conditions that affect the life of the electrodes and the electrolytic cell described above is the heat generated by electrolysis. It is suitable for the life of the electrode to suppress the temperature rise around the electrode as much as possible.

発熱による電極に関連して、特開2019-198820号公報(特許文献1)が知られている。特許文献1は、電解生成された水素や発生する熱に起因した電極の劣化を防止するとともに、水素を安全に排出することが可能な水溶液の製造方法を提供することを目的とした技術を開示する。特許文献1の従来技術は、混合室内で塩素イオン含有溶液に気体を混和する工程を含む、少なくとも遊離次亜塩素酸が含まれる水溶液の製造方法を開示する。混入した気体により、電解槽内の溶液の撹拌効果が得られ、また、一部の液体が気泡内に気化することによる気化熱で、電解槽内部が冷却されるという効果が得られ、これにより、電極で発生した熱が吸収され、電極の温度上昇を抑えるというものである。また、上述した特許文献1を含む従来技術では、内槽および外槽からなる二重殻構造電解槽を用いて、外槽に貯留された原水により、電気分解が行われる内槽を冷却することが行われている。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2019-198820 (Patent Document 1) is known in relation to an electrode due to heat generation. Patent Document 1 discloses a technique for providing a method for producing an aqueous solution capable of preventing deterioration of an electrode due to electrolytically generated hydrogen and generated heat and safely discharging hydrogen. do. The prior art of Patent Document 1 discloses a method for producing an aqueous solution containing at least free hypochlorous acid, which comprises a step of mixing a gas with a chlorine ion-containing solution in a mixing chamber. The mixed gas has the effect of stirring the solution in the electrolytic cell, and the heat of vaporization of some liquid vaporizing into the bubbles has the effect of cooling the inside of the electrolytic cell. , The heat generated by the electrode is absorbed and the temperature rise of the electrode is suppressed. Further, in the prior art including the above-mentioned Patent Document 1, a double-shell structure electrolytic cell composed of an inner tank and an outer tank is used to cool the inner tank in which electrolysis is performed by the raw water stored in the outer tank. Is being done.

上記従来技術でも、二重殻構造電解槽における外槽を流れる原水により、電解槽内部を一定程度冷却することができる。上述した不具合について、発明者等が、鋭意検討した結果、二重殻構造電解槽における外槽の原水による冷却では、特定条件下では電解槽の中心部分の冷却が十分ではない場合があり、内部温度の上昇に起因して、正常ではない電解による動作不安および電極あるいは電解槽の寿命の短縮といった不具合を発生させ得ることを突き止めた。また、外槽と連通させている排出口から原水を各単位セル内へ一部逆流させることで、内部温度を下げ、高温状態が緩和されるように設計されていた。しかしながら、特定条件下で規定の性状を継続・安定させることにつき改善すべき課題が残っていた。発明者等はこの問題点を突き止め、安定させるための方法を解明した。 Even in the above-mentioned conventional technique, the inside of the electrolytic cell can be cooled to a certain extent by the raw water flowing through the outer tank in the double-shell structure electrolytic cell. As a result of diligent studies by the inventors regarding the above-mentioned problems, the cooling of the outer tank with raw water in the double-shell structure electrolytic cell may not be sufficient to cool the central part of the electrolytic cell under specific conditions. It was found that the rise in temperature could cause problems such as operational anxiety due to abnormal electrolysis and shortening of the life of the electrode or electrolytic cell. In addition, it was designed to lower the internal temperature and alleviate the high temperature state by partially backflowing the raw water into each unit cell from the discharge port communicating with the outer tank. However, there are still issues to be improved regarding the continuation and stabilization of the specified properties under specific conditions. The inventors have identified this problem and elucidated a method for stabilizing it.

本開示は、上記点に鑑みてなされたものであり、電解槽を効果的に冷却し、電極および電解槽の寿命の適正化を図るとともに、目標の性状の範囲内の水溶液を正常な電解動作で安定的に生成することが可能な製造装置、電解槽ユニットおよび製造方法を提供することを目的とする。 The present disclosure has been made in view of the above points, effectively cooling the electrolytic cell, optimizing the life of the electrode and the electrolytic cell, and performing normal electrolysis operation of the aqueous solution within the target property range. It is an object of the present invention to provide a manufacturing apparatus, an electrolytic cell unit and a manufacturing method capable of stably producing in the above.

本発明者等は、鋭意検討した結果、原料溶液とは独立して、電解槽の各単位セル内へ冷却水を供給する経路を設けることにより、中心部分を含め電解槽内部を効率的に冷却することが可能となり、目標の性状の範囲内の水溶液を正常な電解動作で安定的に生成することが可能となるとともに、電極および電解槽の短寿命化の防止を図ることができることを見出し、本発明に至ったものである。 As a result of diligent studies, the present inventors have efficiently cooled the inside of the electrolytic cell including the central portion by providing a path for supplying cooling water into each unit cell of the electrolytic cell independently of the raw material solution. It has been found that it is possible to stably generate an aqueous solution within the target property range by normal electrolysis operation, and it is possible to prevent the life of the electrode and the electrolytic cell from being shortened. This is what led to the present invention.

すなわち、本発明では、上記課題を解決するために、下記特徴を有する、水溶液の製造装置が提供される。製造装置は、電解槽と、電解槽内に設けられた複数の電極と、電解槽内でそれぞれ電極間に形成される1以上の単位セルとを備える。製造装置は、また、電解槽に原料溶液を供給する溶液供給路と、1以上の単位セルから、原料溶液の電解により生成された電解液を排出する排出口と、複数の電極間に電流を流す電源装置とを備える。製造装置は、さらに、上記原料溶液とは独立して、1以上の単位セル各々に冷却水を供給する給水路を備える。 That is, in order to solve the above problems, the present invention provides an aqueous solution producing apparatus having the following characteristics. The manufacturing apparatus includes an electrolytic cell, a plurality of electrodes provided in the electrolytic cell, and one or more unit cells formed between the electrodes in the electrolytic cell. The manufacturing apparatus also applies a current between a solution supply path for supplying the raw material solution to the electrolytic cell, a discharge port for discharging the electrolytic solution generated by electrolysis of the raw material solution from one or more unit cells, and a plurality of electrodes. It is equipped with a power supply device to flow. The manufacturing apparatus further includes a water supply channel for supplying cooling water to each of one or more unit cells independently of the raw material solution.

好ましい実施形態では、製造装置は、溶液供給路に接続される溶液供給ポンプと、給水路に接続され、溶液供給ポンプとは非同期で動作する給水ポンプとをさらに備える。さらに好ましい実施形態では、給水ポンプは、冷却水を間欠的にまたは連続・定量で供給することを特徴とし、製造装置は、電源装置による電流の測定値に基づいて溶液供給ポンプの動作を制御する制御装置をさらに備える。また、制御装置は、電解中であって、かつ、電解開始時から始まる電源装置による電流の測定値に基づいて電源装置の電圧を昇圧する段階を除く期間に、給水ポンプに対し冷却水の供給を行わせることができる。給水ポンプは、好ましくは、溶液供給路を介して、単位セル当たり750秒以下の平均滞留時間となる流量で冷却水を供給することができる。 In a preferred embodiment, the manufacturing apparatus further comprises a solution supply pump connected to the solution supply channel and a water supply pump connected to the water supply channel and operating asynchronously with the solution supply pump. In a more preferred embodiment, the water supply pump is characterized by supplying cooling water intermittently or continuously / quantitatively, and the manufacturing apparatus controls the operation of the solution supply pump based on the measured value of the current by the power supply device. Further equipped with a control device. Further, the control device supplies cooling water to the water supply pump during the electrolysis period except for the step of boosting the voltage of the power supply device based on the measured value of the current by the power supply device starting from the start of electrolysis. Can be done. The water supply pump can preferably supply the cooling water through the solution supply path at a flow rate having an average residence time of 750 seconds or less per unit cell.

特定の実施形態では、排出口は、単位セル毎に1つ設けられていてよい。他の特定の実施形態では、排出口は、単位セル毎に複数設けられており、かつ、製造装置は、1以上の単位セルの排出口からの電解液を集合させるための共通排出流路および集合された電解液を排出する共通排出口を電解槽にさらに備えていてもよい。また、特定の実施形態では、給水路は、1以上の単位セル各々の入口まで溶液供給路と独立して冷却水を供給してもよく、あるいは、1以上の単位セル各々の入口の前段まで溶液供給路とは独立し、かつ、前段で溶液供給路と一部流路を共通してもよい。 In certain embodiments, one outlet may be provided for each unit cell. In another specific embodiment, a plurality of discharge ports are provided for each unit cell, and the manufacturing apparatus has a common discharge flow path for collecting electrolytic solutions from the discharge ports of one or more unit cells. The electrolytic cell may be further provided with a common discharge port for discharging the collected electrolytic solution. Further, in a specific embodiment, the water supply channel may supply cooling water to the inlet of each of one or more unit cells independently of the solution supply path, or to the front stage of the inlet of each of one or more unit cells. It may be independent of the solution supply path and may share a part of the flow path with the solution supply path in the previous stage.

好ましい実施形態では、製造装置は、電解槽の外側に電解槽を囲むように設けられ、電解槽に連通し、電解槽から排出される電解液を原水で希釈するとともに、原水により電解槽を冷却する希釈槽と、希釈槽から希釈水溶液を取り出すための取出口とをさらに備えてもよい。 In a preferred embodiment, the manufacturing apparatus is provided on the outside of the electrolytic cell so as to surround the electrolytic cell, communicates with the electrolytic cell, dilutes the electrolytic solution discharged from the electrolytic cell with raw water, and cools the electrolytic cell with the raw water. It may be further provided with a diluting tank to be used and an outlet for taking out the diluting aqueous solution from the diluting tank.

また、特定の実施形態では、複数の電極は、それぞれ板状であり、電解槽は、複数の電極が平行に配置され、両最外側の2枚の電極には給電結線され、両最外側の給電結線された2枚の電極の間に少なくとも1枚の非給電結線の電極が、それぞれ平行に配置された複極式電解槽であり、単位セルそれぞれに原料溶液が供給され、各単位セルそれぞれから、電解液が排出されてもよい。 Further, in a specific embodiment, the plurality of electrodes are each in the shape of a plate, and in the electrolytic cell, the plurality of electrodes are arranged in parallel, the two outermost electrodes are fed and connected, and both outermost electrodes are connected. At least one non-feeding connection electrode is a multipolar electrolytic cell arranged in parallel between two power supply-connected electrodes, and a raw material solution is supplied to each unit cell, and each unit cell is provided with a raw material solution. Therefore, the electrolytic solution may be discharged.

特定の実施形態では、複数の電極は、チタン、またはチタンを含む合金を含む基材を含み、原料溶液は、塩化水素、塩化ナトリウムおよび塩化カリウムからなる群から選択された1または複数の物質が溶解した塩素イオン含有溶液であることを特徴とする。 In certain embodiments, the plurality of electrodes comprises a substrate containing titanium, or an alloy containing titanium, and the raw material solution comprises one or more substances selected from the group consisting of hydrogen chloride, sodium chloride and potassium chloride. It is characterized by being a dissolved chloride ion-containing solution.

さらに、本発明の実施形態によれば、下記特徴を有する、電解槽ユニットを提供することができる。電解槽ユニットは、電解槽と、電解槽内に設けられた複数の電極と、電解槽内でそれぞれ電極間に形成される1以上の単位セルと、1以上の単位セル各々に原料溶液を供給するための溶液供給路と、原料溶液とは独立して、1以上の単位セル各々に冷却水を供給するための給水路と、1以上の単位セル各々に設けられ、供給された原料溶液の電解により生成された電解液を排出するための排出口とを備える。好ましい実施形態では、給水路および溶液供給路は、それぞれ、互いに非同期で動作する給水ポンプおよび溶液供給ポンプに接続されてもよい。 Further, according to the embodiment of the present invention, it is possible to provide an electrolytic cell unit having the following characteristics. The electrolytic tank unit supplies a raw material solution to each of an electrolytic tank, a plurality of electrodes provided in the electrolytic tank, one or more unit cells formed between the electrodes in the electrolytic tank, and one or more unit cells. A solution supply channel for supplying cooling water to each of one or more unit cells independently of the raw material solution, and a raw material solution provided and supplied to each of one or more unit cells. It is provided with a discharge port for discharging the electrolytic solution generated by electrolysis. In a preferred embodiment, the water supply channel and the solution supply channel may be connected to a water supply pump and a solution supply pump that operate asynchronously with each other, respectively.

また、本発明の実施形態によれば、さらに、下記特徴を有する、水溶液の製造方法を提供することができる。製造方法は、溶液供給路を介して、原料溶液を、電解槽内に設けられた1以上の単位セル各々に供給する工程を含む。製造方法は、さらに、電解槽内に設けられた複数の電極間に電流を流し、各単位セルに供給される原料溶液を電解して、電解液を生成する工程を含む。製造方法は、また、原料溶液とは独立して、1以上の単位セル各々に給水路を介して冷却水を供給する工程を含む。製造方法は、各単位セルから、電解液を排出する工程と、排出された電解液を原水で希釈する工程とを含む。 Further, according to the embodiment of the present invention, it is possible to further provide a method for producing an aqueous solution having the following characteristics. The manufacturing method includes a step of supplying a raw material solution to each of one or more unit cells provided in an electrolytic cell via a solution supply path. The manufacturing method further includes a step of passing an electric current between a plurality of electrodes provided in the electrolytic cell and electrolyzing the raw material solution supplied to each unit cell to generate an electrolytic solution. The production method also comprises the step of supplying cooling water to each of one or more unit cells via a water supply channel independently of the raw material solution. The manufacturing method includes a step of discharging the electrolytic solution from each unit cell and a step of diluting the discharged electrolytic solution with raw water.

好ましい実施形態では、冷却水を供給する工程は、溶液供給路を介した原料溶液の供給を行う原料ポンプとは非同期で制御される給水ポンプで行われることを特徴とする。 In a preferred embodiment, the step of supplying the cooling water is performed by a water supply pump controlled asynchronously with the raw material pump that supplies the raw material solution through the solution supply path.

上記構成により、電解槽を効果的に冷却し、電極および電解槽の寿命の適正化を図るとともに、目標の性状の範囲内の水溶液を正常な電解動作で安定的に生成することが可能となる。 With the above configuration, it is possible to effectively cool the electrolytic cell, optimize the life of the electrode and the electrolytic cell, and stably generate an aqueous solution within the target property range by normal electrolysis operation. ..

本実施形態のよる微酸性次亜塩素酸水製造装置の全体構成図。The whole block diagram of the slightly acidic hypochlorous acid water production apparatus by this embodiment. 本実施形態による二重殻構造電解槽の詳細な構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the detailed structure of the double-shell structure electrolytic cell by this embodiment. 本実施形態による二重殻構造電解槽の上面図。Top view of the double shell structure electrolytic cell according to this embodiment. 本実施形態による電解槽ユニットの外槽への取り付け方を説明する図。The figure explaining how to attach the electrolytic cell unit to the outer tank by this embodiment. 本実施形態による電解槽ユニットの斜視図。The perspective view of the electrolytic cell unit by this embodiment. 微酸性次亜塩素酸水の製造方法の実施形態を示すフローチャート。The flowchart which shows the embodiment of the manufacturing method of slightly acidic hypochlorous acid water. 特定の実施形態において実行される電解開始時の馴化処理を示すフローチャート。The flowchart which shows the acclimatization process at the start of electrolysis performed in a specific embodiment. 好ましい実施形態によるポンプ動作を示すチャート。The chart which shows the pump operation by a preferable embodiment. 矩形電解槽の電解液およびガスの排出口で測定された温度変化を示すグラフ。A graph showing the temperature change measured at the electrolyte and gas outlets of a rectangular electrolytic cell. 安定運転中の電解を停止した後の再始動時の電流値の時間変化を示すグラフ。The graph which shows the time change of the current value at the time of restart after stopping electrolysis during stable operation. 連続運転中の電解を停止した後の再始動時の有効塩素濃度およびpHの時間変化を示すグラフ。The graph which shows the time change of the effective chlorine concentration and pH at the time of restart after stopping electrolysis during continuous operation.

以下、図面を参照しながら、本発明について実施形態をもって説明するが、本発明は、これらの図面に示される特定の実施形態に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings, but the present invention is not limited to the specific embodiments shown in these drawings.

図1は、本実施形態による、微酸性次亜塩素酸水を生成するための製造装置(以下、単に製造装置として参照する。)50の全体構成図である。 FIG. 1 is an overall configuration diagram of a manufacturing apparatus (hereinafter, simply referred to as a manufacturing apparatus) 50 for producing slightly acidic hypochlorous acid water according to the present embodiment.

図1に示す製造装置50は、二重殻構造電解槽40を含んで構成され、二重殻構造電解槽40は、内槽20と、該内槽20の外側に設けられ、該内槽20を囲むように構成された外槽32とを含み構成される。 The manufacturing apparatus 50 shown in FIG. 1 includes a double-shell structure electrolytic cell 40, and the double-shell structure electrolytic cell 40 is provided in the inner tank 20 and outside the inner tank 20, and the inner tank 20 is provided. It is configured to include an outer tank 32 configured to surround the outer tank 32.

内槽20は、原料溶液の電気分解により次亜塩素酸を含有する電解液を生成するための電解槽としてはたらく。内槽20内で生成された比較的高濃度の次亜塩素酸を含有する電解液は、内槽20の天井に設けられた開口28から、内槽20の外側にある外槽32内の空間へと排出される。 The inner tank 20 functions as an electrolytic cell for producing an electrolytic solution containing hypochlorous acid by electrolysis of the raw material solution. The electrolytic solution containing a relatively high concentration of hypochlorous acid generated in the inner tank 20 is a space in the outer tank 32 outside the inner tank 20 from the opening 28 provided in the ceiling of the inner tank 20. Is discharged to.

外槽32は、内槽20に開口28を介して連通しており、生成された電解液を希釈するための希釈槽としてはたらく。外槽32内には、生成された電解液を希釈すると共に内槽20を冷却するための水(以下、原水として参照する)が満たされている。外槽32には、原水供給口33が設けられており、原水供給口33から供給される原水34は、外槽32内に浸漬された内槽20を冷却しながら電解液を希釈する。また、外槽32の上部は、外槽蓋部39により密閉されており、外槽蓋部39には、外槽32から希釈水溶液を取り出すための取出口35が設けられる。そして、希釈された電解液は、所定範囲の有効塩素濃度および所定範囲のpHとされて、取出口35から、微酸性次亜塩素酸水36として、二重殻構造電解槽40の外部に排出される。 The outer tank 32 communicates with the inner tank 20 through the opening 28, and serves as a diluting tank for diluting the generated electrolytic solution. The outer tank 32 is filled with water (hereinafter referred to as raw water) for diluting the generated electrolytic solution and cooling the inner tank 20. The outer tank 32 is provided with a raw water supply port 33, and the raw water 34 supplied from the raw water supply port 33 dilutes the electrolytic solution while cooling the inner tank 20 immersed in the outer tank 32. Further, the upper portion of the outer tank 32 is sealed by the outer tank lid portion 39, and the outer tank lid portion 39 is provided with an outlet 35 for taking out the diluted aqueous solution from the outer tank 32. Then, the diluted electrolytic solution has an effective chlorine concentration in a predetermined range and a pH in a predetermined range, and is discharged from the outlet 35 as a slightly acidic hypochlorous acid water 36 to the outside of the double-shell structure electrolytic cell 40. Will be done.

ここで、微酸性次亜塩素酸水とは、次亜塩素酸水(塩酸または塩化ナトリウム水溶液を電解することにより得られる次亜塩素酸を主成分とする水溶液)の一種であって、塩酸および必要に応じ塩化ナトリウム水溶液を加え適切な濃度に調整した原料溶液を無隔膜電解槽内で電解して得られた水溶液をいう。なお、微酸性次亜塩素酸水の有効塩素濃度の範囲は、10~80mg/Lであり、pHの範囲は、5.0~6.5とされている。 Here, the slightly acidic hypochlorous acid water is a kind of hypochlorite water (an aqueous solution containing hypochloric acid as a main component obtained by electrolyzing hydrochloric acid or an aqueous solution of sodium chloride), and is composed of hydrochloric acid and sodium chloride. An aqueous solution obtained by electrolyzing a raw material solution adjusted to an appropriate concentration by adding an aqueous solution of sodium chloride as needed in a diaphragmless electrolysis tank. The effective chlorine concentration of the slightly acidic hypochlorous acid water is 10 to 80 mg / L, and the pH range is 5.0 to 6.5.

原料溶液は、原料タンク1に貯留されており、外槽32を密閉する外槽蓋部39には、原料供給口30が設けられている。原料溶液は、原料溶液供給ポンプ3を使用して、原料供給管2を経由して、原料供給口30から、その内部の内槽20に供給される。本実施形態において、原料溶液の主たる成分は、塩化水素溶液である。特定の実施形態において、原料溶液は、所望の塩酸濃度で原料タンク1に貯留され、そのまま二重殻構造電解槽40に供給され得る。他の特定の実施形態においては、原料溶液は、所定濃度で原料タンク1に貯留され、原水によって所望の塩酸濃度に希釈された上で、二重殻構造電解槽40に供給され得る。以下、原料タンク1から原料供給管2を経て内槽20の内部(より具体的には内槽20内の単位セルであり、詳細は後述する。)へ原料溶液を供給する経路全体およびその一部を参照して、溶液供給路という。 The raw material solution is stored in the raw material tank 1, and the raw material supply port 30 is provided in the outer tank lid 39 that seals the outer tank 32. The raw material solution is supplied from the raw material supply port 30 to the inner tank 20 inside the raw material supply port 30 via the raw material supply pipe 2 using the raw material solution supply pump 3. In the present embodiment, the main component of the raw material solution is a hydrogen chloride solution. In a specific embodiment, the raw material solution can be stored in the raw material tank 1 at a desired hydrochloric acid concentration and directly supplied to the double-shell structure electrolytic cell 40. In another specific embodiment, the raw material solution may be stored in the raw material tank 1 at a predetermined concentration, diluted with raw water to a desired hydrochloric acid concentration, and then supplied to the double-shell structure electrolytic cell 40. Hereinafter, the entire route for supplying the raw material solution from the raw material tank 1 to the inside of the inner tank 20 (more specifically, a unit cell in the inner tank 20, the details of which will be described later) via the raw material supply pipe 2 and one thereof. Refer to the section and refer to the solution supply path.

本実施形態による製造装置50では、さらに、原料溶液とは独立して、水源から内槽20の内部(より具体的には内槽20内の単位セルであり、詳細は後述する。)へ冷却水4を供給する経路が設けられている。外槽蓋部39には、冷却水供給口37が設けられている。冷却水4は、水道栓や貯水タンクなどを水源とし、給水ポンプ6を使用して、給水配管5を経由して、冷却水供給口37から、その内部の内槽20に供給される。以下、水源から給水配管5を経て内槽20の内部(より具体的には内槽20内の単位セルであり、詳細は後述する。)へ冷却水を供給する経路全体およびその一部を参照して、給水路という。 In the manufacturing apparatus 50 according to the present embodiment, the water source is further cooled from the water source to the inside of the inner tank 20 (more specifically, it is a unit cell in the inner tank 20 and details will be described later). A route for supplying water 4 is provided. The outer tank lid 39 is provided with a cooling water supply port 37. The cooling water 4 is supplied to the inner tank 20 inside the cooling water supply port 37 via the water supply pipe 5 by using the water supply pump 6 with a water tap, a water storage tank, or the like as a water source. Hereinafter, the entire path for supplying cooling water from the water source to the inside of the inner tank 20 via the water supply pipe 5 (more specifically, it is a unit cell in the inner tank 20 and details will be described later) and a part thereof will be referred to. Then, it is called a water supply channel.

図1に示す製造装置50は、さらに、電源装置41と、電流計測部42と、制御装置43とを含んで構成される。外槽蓋部39には、2つの給電端子29が設けられる。電源装置41は、外槽蓋部39に設けられた2つの給電端子29に電気的に接続されており、二重殻構造電解槽40内部の内槽20の複数の電極間に直流電流を流す。2つの給電端子29間を流れる電流の値は、電流計測部42によって測定される。電流計測部42で測定された電流値は、制御装置43に与えられる。 The manufacturing device 50 shown in FIG. 1 further includes a power supply device 41, a current measuring unit 42, and a control device 43. The outer tank lid 39 is provided with two power feeding terminals 29. The power supply device 41 is electrically connected to two power supply terminals 29 provided on the outer tank lid 39, and a direct current is passed between a plurality of electrodes of the inner tank 20 inside the double-shell structure electrolytic cell 40. .. The value of the current flowing between the two feeding terminals 29 is measured by the current measuring unit 42. The current value measured by the current measuring unit 42 is given to the control device 43.

制御装置43は、電流の測定値に基づいて、原料溶液供給ポンプ3の動作を制御しており、内槽20への原料溶液の供給を管理する。例えば、制御装置43にあらかじめ電流の測定値の範囲を設定しておき、電流の測定値が範囲の下限値を下回る場合には、原料溶液供給ポンプ3を動作させて原料の供給を開始させる。また、電流の測定値が範囲の上限値を上回る場合には、原料溶液供給ポンプ3を停止し、原料の供給を停止する。 The control device 43 controls the operation of the raw material solution supply pump 3 based on the measured value of the current, and manages the supply of the raw material solution to the inner tank 20. For example, the range of the measured value of the current is set in advance in the control device 43, and when the measured value of the current is lower than the lower limit of the range, the raw material solution supply pump 3 is operated to start the supply of the raw material. When the measured value of the current exceeds the upper limit of the range, the raw material solution supply pump 3 is stopped and the supply of the raw material is stopped.

また、制御装置43は、2つの給電端子29間に印加する電圧も制御しており、特定の実施形態においては、電解開始時に電流の測定値に基づいて電圧を調整するモード(以下、馴化モードといい、馴化モードで行われる工程・処理を馴化ないし馴化処理と参照する。)を含んでもよい。馴化モードでは、制御装置43は、初期電圧から、電流の測定値が目標値に到達するまで電圧の昇圧を試みる。制御装置43は、また、電流の測定値が目標値に到達すると、上述した通常の動作と同じように電流の上限値および下限値に基づいて原料溶液供給ポンプ3の作動と停止を繰り返しながら、所定のレートで電圧を通常の設定電圧(塩素発生に適した電圧)まで下降させる。なお、設定最大電圧に達しても電流の測定値が目標値に到達することができなかった場合は、そのまま原料溶液供給ポンプ3の作動を開始する。この馴化モードにより、電極や内槽20の劣化が見られ始めた状態でも、電解開始時に正常な電流を確保し易くすることができる。 Further, the control device 43 also controls the voltage applied between the two feeding terminals 29, and in a specific embodiment, a mode in which the voltage is adjusted based on the measured value of the current at the start of electrolysis (hereinafter referred to as a habituation mode). The process / process performed in the acclimatization mode may be referred to as acclimatization or acclimatization process). In the acclimatization mode, the control device 43 attempts to increase the voltage from the initial voltage until the measured value of the current reaches the target value. When the measured value of the current reaches the target value, the control device 43 repeatedly operates and stops the raw material solution supply pump 3 based on the upper limit value and the lower limit value of the current in the same manner as the above-mentioned normal operation. The voltage is lowered to the normal set voltage (voltage suitable for chlorine generation) at a predetermined rate. If the measured value of the current cannot reach the target value even when the set maximum voltage is reached, the operation of the raw material solution supply pump 3 is started as it is. With this acclimation mode, it is possible to easily secure a normal current at the start of electrolysis even in a state where deterioration of the electrodes and the inner tank 20 begins to be observed.

原料溶液を二重殻構造電解槽40に供給する前に原水によって希釈する実施形態では、制御装置43は、原料溶液供給ポンプ3に同期させて、図示しない希釈ポンプを制御し、原料溶液に原水を混合させて、希釈された原料溶液を原料供給口30から供給するような構成としてもよい。 In the embodiment in which the raw material solution is diluted with raw water before being supplied to the double-shell structure electrolytic cell 40, the control device 43 controls a dilution pump (not shown) in synchronization with the raw material solution supply pump 3, and raw water is added to the raw material solution. May be mixed to supply the diluted raw material solution from the raw material supply port 30.

本実施形態による制御装置43は、さらに、原料溶液供給ポンプ3とは非同期に給水ポンプ6を制御し、冷却水4を内槽20に供給する。給水ポンプ6は、好ましい実施形態においては、冷却水4を間欠的にまたは連続・定量で、内槽20の内部(より具体的には内槽20内の単位セルであり、詳細は後述する。)に供給することができる。また、制御装置43は、原水34の供給するポンプとも非同期に給水ポンプ6を制御し、冷却水4を内槽20に供給することが好ましい。 The control device 43 according to the present embodiment further controls the water supply pump 6 asynchronously with the raw material solution supply pump 3 to supply the cooling water 4 to the inner tank 20. In a preferred embodiment, the water supply pump 6 is a unit cell inside the inner tank 20 (more specifically, a unit cell in the inner tank 20) with the cooling water 4 intermittently or continuously / quantitatively, and the details will be described later. ) Can be supplied. Further, it is preferable that the control device 43 controls the water supply pump 6 asynchronously with the pump supplied by the raw water 34, and supplies the cooling water 4 to the inner tank 20.

なお、図1中では、内槽20内部の構造が省略されているが、これらについては、図2~図5を参照しながら後述する。なお、図1に示す内槽20を含むユニットを、以下、本実施形態における電解槽ユニット60と参照する。 Although the internal structure of the inner tank 20 is omitted in FIG. 1, these will be described later with reference to FIGS. 2 to 5. The unit including the inner tank 20 shown in FIG. 1 is hereinafter referred to as an electrolytic cell unit 60 in the present embodiment.

以下、図2~図5を参照しながら、本実施形態による製造装置50における電解槽ユニット60(内槽20)について、より詳細に説明する。 Hereinafter, the electrolytic cell unit 60 (inner tank 20) in the manufacturing apparatus 50 according to the present embodiment will be described in more detail with reference to FIGS. 2 to 5.

図2(A)および図2(B)は、本実施形態による二重殻構造電解槽40の内槽20の内部を含めた構造を示す断面図である。図3は、本実施形態による二重殻構造電解槽40の上面図である。図2(A)は、図3に示す矢印Aから見た場合のA矢視を示し、図2(B)は、図3に示す矢印Bから見た場合のB矢視を示す。なお、図2(A)および図2(B)は、内槽20に備えられる電極の電極面に対し垂直な切断面での内槽20の断面図を示している。また、図3には、円筒形状の外槽32内に収容される矩形内槽20の輪郭が破線で示されている。 2 (A) and 2 (B) are cross-sectional views showing a structure including the inside of the inner tank 20 of the double-shell structure electrolytic cell 40 according to the present embodiment. FIG. 3 is a top view of the double-shell structure electrolytic cell 40 according to the present embodiment. 2 (A) shows the arrow A seen from the arrow A shown in FIG. 3, and FIG. 2 (B) shows the arrow B seen from the arrow B shown in FIG. 2 (A) and 2 (B) show a cross-sectional view of the inner tank 20 with a cut surface perpendicular to the electrode surface of the electrode provided in the inner tank 20. Further, in FIG. 3, the outline of the rectangular inner tank 20 housed in the cylindrical outer tank 32 is shown by a broken line.

図2(A)および図2(B)に示すように、電解槽である内槽20内には、互いに面を対向させて平行に複数の電極24が設けられる。両最外側にある2枚の電極24には、給電結線され、図1に示した電源装置41から給電端子29を介して電解電流が供給されており、複数の板状電極が平行に設けられた複極式の無隔膜電解槽を形成する。 As shown in FIGS. 2A and 2B, a plurality of electrodes 24 are provided in parallel in the inner tank 20 which is an electrolytic cell with the surfaces facing each other. A power supply connection is made to the two outermost electrodes 24, an electrolytic current is supplied from the power supply device 41 shown in FIG. 1 via the power supply terminal 29, and a plurality of plate-shaped electrodes are provided in parallel. A multi-pole type non-septal electrolytic cell is formed.

両最外側にある給電結線された2枚の電極の間に少なくとも1枚の非給電結線の電極板がそれぞれ平行に配置される。そのように構成し、両最外側の板状電極に直流電流を印加することにより、複数の板状電極24のうちの給電結線されていない中間の板状電極は、全て、片面が陽極、反対面が陰極として作用し、これらの間に単位セル31が構成される。なお、電極24は、説明する実施形態では、平板電極であるものとするが、電極24は、平行とされ、均一な電界を形成することができる限り平板に限定されるわけではなく、平行曲面を形成する形状とされていても良い。 At least one non-feeding connection electrode plate is arranged in parallel between the two power supply-connected electrodes on both outermost sides. By applying a direct current to both outermost plate-shaped electrodes in such a configuration, all of the intermediate plate-shaped electrodes not connected to the power supply among the plurality of plate-shaped electrodes 24 have an anode on one side and the opposite. The surface acts as a cathode, and a unit cell 31 is formed between them. In the embodiment described, the electrode 24 is a flat plate electrode, but the electrode 24 is parallel and is not limited to a flat plate as long as a uniform electric field can be formed, and is a parallel curved surface. It may be a shape that forms a.

電極24は、電極基材を含む。電極基材としては、チタン、またはチタンを含む合金を含む材料を挙げることができる。電極基材の陽極面は、酸化イリジウム、ルテニウムやオスミウムの酸化物、白金被膜などが形成されていてもよい。また、電極24は、バインダーとして微量のタンタルを含んでいてもよい。電極基材の陰極面は、無処理で電極基材そのものであってもよいし、白金族の金属を含む物質の被覆を有していてもよい。しかしながら、電極および内槽20の製造コストおよび保守コストを削減する観点からは、白金族の金属を含む物質の被覆を省略することができる。 The electrode 24 includes an electrode base material. Examples of the electrode base material include titanium or a material containing an alloy containing titanium. The anode surface of the electrode base material may be formed with iridium oxide, an oxide of ruthenium or osmium, a platinum film, or the like. Further, the electrode 24 may contain a trace amount of tantalum as a binder. The cathode surface of the electrode base material may be the electrode base material itself without treatment, or may have a coating of a substance containing a platinum group metal. However, from the viewpoint of reducing the manufacturing cost and the maintenance cost of the electrode and the inner tank 20, the coating of a substance containing a platinum group metal can be omitted.

内槽20は、平行等間隔に配設された複数の電極24を固定するために、底部20bおよび天井部20aとともに、電極24の周囲端面全体を電極端面に密着して囲繞する絶縁性の枠構造を形成する。内槽20は、電極24の側端を保持しており、さらに、電解液を原水から隔離している。なお、内槽20は、特に限定されるものではないが、典型的には、塩化ビニルなどの樹脂を用いて形成される。 The inner tank 20 is an insulating frame that surrounds the entire peripheral end surface of the electrode 24 in close contact with the electrode end surface together with the bottom portion 20b and the ceiling portion 20a in order to fix a plurality of electrodes 24 arranged at equal intervals in parallel. Form the structure. The inner tank 20 holds the side end of the electrode 24, and further isolates the electrolytic solution from the raw water. The inner tank 20 is not particularly limited, but is typically formed by using a resin such as vinyl chloride.

説明する実施形態において、隣り合う電極2枚、内槽20の壁面、天井部20aおよび底部20bの枠構造で囲繞された各直方体空間が構成され、内槽20内でそれぞれ隣り合う2枚の電極24間に各単位セル31が形成される。図2は、説明の便宜上、電極4枚に対して3つの単位セル31が形成されたものを例示するが、電極の枚数およびそれに伴う単位セル数は、4および3に限定されるものではなく、任意の電極枚数(n)およびそれに応じたセル数(n-1)であってよい。例えば、特定の実装では、電極5枚で直列接続された4セルが構成されてもよいし、他の特定の実装では、10枚9セルや12枚11セルなど生産能力に合わせて任意に構成することができる。 In the embodiment to be described, each rectangular parallelepiped space surrounded by a frame structure of two adjacent electrodes, a wall surface of the inner tank 20, a ceiling portion 20a and a bottom portion 20b is configured, and two electrodes adjacent to each other in the inner tank 20 are configured. Each unit cell 31 is formed between 24. FIG. 2 exemplifies an example in which three unit cells 31 are formed for four electrodes for convenience of explanation, but the number of electrodes and the number of unit cells associated therewith are not limited to 4 and 3. , Any number of electrodes (n) and corresponding number of cells (n-1) may be used. For example, in a specific mounting, 4 cells connected in series with 5 electrodes may be configured, and in another specific mounting, 10 cells, 9 cells, 12 cells, 11 cells, etc. may be arbitrarily configured according to the production capacity. can do.

単位セル当たりに印加する電圧は、塩素の発生効率を高め、かつ、副生成物が発生することによる品質低下を防止する観点から、好ましくは0.5V以上、6.0V以下、より好ましくは、1.5V以上、5.0V以下とすることができる。電流密度は、単位面積当たりの電解量の減少や装置の大型化を防止し、かつ、電極の消耗を抑制する観点から、好ましくは0.05mA/mm以上、1.2mA/mm以下、より好ましくは0.2mA/mm以上、1.00mA/mm以下、さらに好ましくは、0.7mA/mm以上、0.95mA/mm以下とすることができる。電極間隔は、電気分解の際に発生した気泡を分離しやすくし、かつ、電力効率の悪化を防止する観点からは、好ましくは0.5mm以上、10mm以下とすることができ、より好ましくは、1mm以上、8mm以下である。 The voltage applied per unit cell is preferably 0.5 V or more, 6.0 V or less, more preferably, from the viewpoint of increasing the chlorine generation efficiency and preventing quality deterioration due to the generation of by-products. It can be 1.5 V or more and 5.0 V or less. The current density is preferably 0.05 mA / mm 2 or more, 1.2 mA / mm 2 or less, from the viewpoint of preventing a decrease in the amount of electrolysis per unit area and an increase in the size of the device and suppressing wear of the electrodes. It can be more preferably 0.2 mA / mm 2 or more and 1.00 mA / mm 2 or less, and further preferably 0.7 mA / mm 2 or more and 0.95 mA / mm 2 or less. The electrode spacing can be preferably 0.5 mm or more and 10 mm or less, more preferably, from the viewpoint of facilitating the separation of bubbles generated during electrolysis and preventing deterioration of power efficiency. It is 1 mm or more and 8 mm or less.

枠構造の底部20bには、それぞれ配管を接続するための2つの接続部30c,37cが設けられている。第1の接続部30cは、底部20b内部の流路に配管を接続するためのものである。電解槽ユニット60(内槽20)は、一端が、底部20bの第1の接続部30cに接続され、他端が、外槽蓋部39に設けられる原料供給口30aに接続され、原料溶液を二重殻構造電解槽40外部から内槽20内部に供給するための第1の配管30bを備える。第2の接続部37cは、同じく底部20b内部の流路に配管を接続するためのものであり、電解槽ユニット60は、一端が、底部20bの第2の接続部37cに接続され、他端が、外槽蓋部39に設けられる冷却水供給口37aに接続され、冷却水を二重殻構造電解槽40外部から内槽20内部に供給するための第2の配管37bを備える。なお、安全性を向上するため、接続部30c,37cの(通常の流れからみて)上流に、単位セル31からの液流れを阻止する方向に、逆止弁が設けれれてもよい。 The bottom 20b of the frame structure is provided with two connecting portions 30c and 37c for connecting pipes, respectively. The first connecting portion 30c is for connecting the pipe to the flow path inside the bottom portion 20b. One end of the electrolytic cell unit 60 (inner tank 20) is connected to the first connection portion 30c of the bottom portion 20b, and the other end is connected to the raw material supply port 30a provided in the outer tank lid portion 39 to supply the raw material solution. A first pipe 30b for supplying from the outside of the double-shell structure electrolytic cell 40 to the inside of the inner tank 20 is provided. The second connection portion 37c is also for connecting a pipe to the flow path inside the bottom portion 20b, and one end of the electrolytic cell unit 60 is connected to the second connection portion 37c of the bottom portion 20b and the other end. Is connected to the cooling water supply port 37a provided in the outer tank lid 39, and includes a second pipe 37b for supplying the cooling water from the outside of the double-shell structure electrolytic cell 40 to the inside of the inner tank 20. In order to improve safety, a check valve may be provided upstream of the connecting portions 30c and 37c (viewed from the normal flow) in a direction of blocking the liquid flow from the unit cell 31.

枠構造の底部20bには、内部構造として、第1の接続部30cに接続される第1の内部流路30dと、第1の内部流路30dと連通し、内槽20の各直方体空間において、原料溶液を個別に供給するための個別原料供給路30eとが設けられる。枠構造の底部20bには、内部構造としてさらに、第2の接続部37cに接続される第2の内部流路37dと、第2の内部流路37dと連通し、内槽20の各直方体空間において、冷却水を個別に供給するための個別冷却水供給路37eとが設けられる。 As an internal structure, the bottom portion 20b of the frame structure communicates with the first internal flow path 30d connected to the first connection portion 30c and the first internal flow path 30d, and in each rectangular parallelepiped space of the inner tank 20. , An individual raw material supply path 30e for individually supplying the raw material solution is provided. In the bottom portion 20b of the frame structure, as an internal structure, a second internal flow path 37d connected to the second connection portion 37c and a second internal flow path 37d are communicated with each other, and each rectangular parallelepiped space of the inner tank 20 is provided. In, an individual cooling water supply path 37e for individually supplying the cooling water is provided.

第1の配管30b、第1の接続部30c、第1の内部流路30dおよび単位セル毎の個別原料供給路30eが、電解槽ユニット60が備える、1以上の単位セル31各々に原料溶液を供給する溶液供給路を構成する。同様に、第2の配管37b、第2の接続部37c、第2の内部流路37dおよび単位セル毎の個別冷却水供給路37eが、電解槽ユニット60が備える、原料溶液とは独立して、1以上の単位セル31各々に冷却水を供給する給水路を構成する。 The first pipe 30b, the first connection portion 30c, the first internal flow path 30d, and the individual raw material supply path 30e for each unit cell provide a raw material solution to each of one or more unit cells 31 included in the electrolytic cell unit 60. It constitutes a solution supply path to be supplied. Similarly, the second pipe 37b, the second connection portion 37c, the second internal flow path 37d, and the individual cooling water supply passage 37e for each unit cell are independent of the raw material solution provided in the electrolytic cell unit 60. A water supply channel for supplying cooling water to each of the one or more unit cells 31 is configured.

好ましい実施形態では、冷却水を供給する給水路は、図2に例示されるように、各単位セル31の入口(各個別冷却水供給路37eの単位セル31側の開口)まで、上述した溶液供給路とは独立して設けられることが好ましい。これは、原料溶液と完全に独立に冷却水を単位セル内に供給することが可能となり、制御上の利点があるためである。 In a preferred embodiment, the water supply channel for supplying the cooling water is the above-mentioned solution up to the inlet of each unit cell 31 (the opening on the unit cell 31 side of each individual cooling water supply channel 37e) as illustrated in FIG. It is preferable that it is provided independently of the supply channel. This is because the cooling water can be supplied into the unit cell completely independently of the raw material solution, which has a control advantage.

しかしながら、この好ましい実施形態に限定されるものではなく、冷却水を供給する給水路が、単位セル31各々の入口の前段まで溶液供給路とは独立し、かつ、入口の前段で溶液供給路と一部流路を共通する、部分的に独立した形態を採用することを妨げるものではない。例えば、第2の接続部37cに接続される第2の内部流路37dが、第1の接続部30cに接続される第1の内部流路30dと連通していてもよいし、内部流路30d,37dおよび単位セル31への個別流路30e,37eが共通していてもよい。一方で、一部で流路が共通する場合は、原料溶液供給ポンプ3が停止し、給水ポンプ6のみ稼働する期間においても、共通する流路内に残留した原料溶液が冷却水の供給とともに単位セル31内に押し出されることになる。 However, the present invention is not limited to this preferred embodiment, and the water supply channel for supplying the cooling water is independent of the solution supply path up to the front stage of the inlet of each unit cell 31, and is connected to the solution supply path in the front stage of the inlet. It does not prevent the adoption of a partially independent form in which some channels are common. For example, the second internal flow path 37d connected to the second connection portion 37c may communicate with the first internal flow path 30d connected to the first connection portion 30c, or may be an internal flow path. The individual flow paths 30e and 37e to the 30d and 37d and the unit cell 31 may be common. On the other hand, when the flow path is partially common, the raw material solution remaining in the common flow path is a unit together with the supply of cooling water even during the period when the raw material solution supply pump 3 is stopped and only the water supply pump 6 is operated. It will be pushed into the cell 31.

本開示において、原料溶液と独立して1以上の単位セル31各々に冷却水を供給するとは、原料溶液供給ポンプ3が停止している期間において、給水ポンプ6が稼働した場合に、冷却水が優勢的に単位セル31内に供給されることをいう。すなわち、溶液供給路および給水路で共通する流路部分は、この共通流路の体積(残留原料溶液が押し出され得る体積の最大値)が、給水ポンプ6の平均流量(オン期間およびオフ期間で均した流量)で2~12秒の平均滞留時間(冷却水の流入により共通流路内がすべて冷却水で入れ替わるまでに要する時間)となるような体積であることを条件として許容される。 In the present disclosure, supplying cooling water to each of one or more unit cells 31 independently of the raw material solution means that the cooling water is supplied when the water supply pump 6 is operated while the raw material solution supply pump 3 is stopped. It means that it is predominantly supplied into the unit cell 31. That is, in the flow path portion common to the solution supply path and the water supply channel, the volume of this common flow path (the maximum value of the volume at which the residual raw material solution can be extruded) is the average flow rate of the water supply pump 6 (in the on period and the off period). It is permissible on condition that the volume is such that the average residence time (time required for the common flow path to be completely replaced by the cooling water due to the inflow of the cooling water) is 2 to 12 seconds at the average flow rate).

なお、個別原料供給路30eおよび個別冷却水供給路37eの径は、特に制限されるものではなく、その数も単位セルあたり1つでも複数でもよいが、一般的には、それぞれ、総開口面積で電極の有効片面面積の所定割合となるように数およびサイズを設定することができる。 The diameters of the individual raw material supply passages 30e and the individual cooling water supply passages 37e are not particularly limited, and the number thereof may be one or more per unit cell, but in general, the total opening area of each is limited. The number and size can be set so as to be a predetermined ratio of the effective single-sided area of the electrode.

枠構造の天井部20aには、電解により生成された電解液を排出するための個別電解液排出口26が単位セル31毎に設けられる。個別電解液排出口26も、その径および数は、特に限定されるものではないが、所定条件によっては、個別電解液排出口26の単位セルあたりの数は、単一とした方が好ましい。個別電解液排出口26には、排出口各々からの電解液の排出を均一化するための構造(電解液集合・排出構造)を備えることができる。上述した個別電解液排出口26の個数に関する所定条件は、電解液集合・排出構造に関連するものであり、個別電解液排出口26は、電解液集合・排出構造を設けない場合は、単位セル毎に1つ設けられていることが好ましく、その場合、単位セル毎の個別電解液排出口26がそのまま外槽に連通する開口28となる。 The ceiling portion 20a of the frame structure is provided with an individual electrolytic solution discharge port 26 for discharging the electrolytic solution generated by electrolysis for each unit cell 31. The diameter and number of the individual electrolyte discharge ports 26 are not particularly limited, but it is preferable that the number of the individual electrolyte discharge ports 26 per unit cell is single depending on predetermined conditions. The individual electrolytic solution discharge port 26 can be provided with a structure (electrolyte solution assembly / discharge structure) for equalizing the discharge of the electrolytic solution from each of the discharge ports. The predetermined condition regarding the number of individual electrolytic solution discharge ports 26 described above is related to the electrolytic solution collecting / discharging structure, and the individual electrolytic solution discharging port 26 is a unit cell when the electrolytic solution collecting / discharging structure is not provided. It is preferable that one is provided for each unit, and in that case, the individual electrolyte discharge port 26 for each unit cell becomes an opening 28 that communicates with the outer tank as it is.

また、個別電解液排出口26が、単位セル毎に複数設けられている場合は、排出口26各々からの電解液の排出を均一化するための電解液集合・排出構造を備えることが好ましい。なお、図2に示す実施形態は、電解液集合・排出構造28aが備えられた場合を示しており、電解液集合・排出構造28aは、個別電解液排出口26からの電解液を集合させるための共通排出流路28bおよび集合された電解液を排出する開口(共通排出口)28を備える。個別電解液排出口26が複数ある場合、ある排出口を介して電解液が外槽32へ排出される一方で、別の排出口から外槽32の原水が逆流し易くなり、この原水の逆流が最終的に得られる微酸性次亜塩素酸水36の性状に影響を与える虞があるため、この原水の逆流を制御するためである。電解液集合・排出構造28aを設けることにより、個別電解液排出口26が複数ある場合であっても、この外槽32から内槽20への原水の逆流を好適に低減することができる。 When a plurality of individual electrolytic solution discharge ports 26 are provided for each unit cell, it is preferable to provide an electrolytic solution collecting / discharging structure for uniform discharge of the electrolytic solution from each of the discharging ports 26. The embodiment shown in FIG. 2 shows a case where the electrolytic solution collecting / discharging structure 28a is provided, and the electrolytic solution collecting / discharging structure 28a is for collecting the electrolytic solutions from the individual electrolytic solution discharging ports 26. The common discharge flow path 28b and the opening (common discharge port) 28 for discharging the collected electrolytic solution are provided. When there are a plurality of individual electrolyte discharge ports 26, the electrolyte is discharged to the outer tank 32 through one discharge port, while the raw water in the outer tank 32 easily flows back from another discharge port, and the backflow of this raw water is likely to occur. This is to control the backflow of the raw water because it may affect the properties of the slightly acidic hypochlorous acid water 36 finally obtained. By providing the electrolytic solution collecting / discharging structure 28a, even when there are a plurality of individual electrolytic solution discharging ports 26, the backflow of raw water from the outer tank 32 to the inner tank 20 can be suitably reduced.

また、1以上の単位セル31に供給される冷却水の量は、充分な冷却を行う観点から、好ましくは、単位セル当たり、200~750秒の平均滞留時間(冷却水の流入により単位セル内がすべて冷却水で入れ替わるまでに要する時間)、好ましくは、600秒以下の平均滞留時間、より好ましくは、550秒以下の平均滞留時間となる平均流量とすることができる。なお、上述した冷却水の量の範囲は、再始動時から所定の性状の電解水を安定に生成し、かつ、高温状態での電極の劣化を防止する観点から、好ましい範囲を示すものであり、この範囲に限定されるものではない。平均滞留時間で3000秒程度など少しでも冷却水の供給が行われれば、電極の劣化に関し一定程度の効果が期待され、また、硬度などの条件によっては、200秒未満の平均滞留時間であってもよい可能性がある。したがって、条件が許す限り、任意の平均滞留時間で冷却水を供給することができる。 Further, the amount of cooling water supplied to one or more unit cells 31 is preferably an average residence time of 200 to 750 seconds per unit cell (in the unit cell due to the inflow of cooling water) from the viewpoint of sufficient cooling. The average flow rate is preferably 600 seconds or less, and more preferably 550 seconds or less. The above-mentioned range of the amount of cooling water is a preferable range from the viewpoint of stably generating electrolyzed water having predetermined properties from the time of restart and preventing deterioration of the electrode in a high temperature state. , Not limited to this range. If the cooling water is supplied with an average residence time of about 3000 seconds, a certain effect on the deterioration of the electrodes is expected, and depending on the conditions such as hardness, the average residence time is less than 200 seconds. May be good. Therefore, as long as the conditions allow, the cooling water can be supplied with an arbitrary average residence time.

なお、単位時間に単位セルの単位容積当たりに供給される純塩化水素ミリモル数(塩化水素供給量)は、電力の損失による電力効率の低下を防止し、かつ、塩素の変換率の低下を防止する観点からは、好ましくは0.0006mMol/hmm以上、0.013mMol/hmm以下、より好ましくは0.0013mMol/hmm以上、0.0063mMol/hmm以下とすることができる。 The number of millimole of pure hydrogen chloride (hydrogen chloride supply amount) supplied per unit volume of a unit cell in a unit time prevents a decrease in power efficiency due to a power loss and a decrease in a chlorine conversion rate. From this point of view, it can be preferably 0.0006 mMol / hmm 3 or more, 0.013 mMol / hmm 3 or less, more preferably 0.0013 mMol / hmm 3 or more, and 0.0063 mMol / hmm 3 or less.

各単位セル31に個別原料供給路30eを介して供給された原料溶液は、単位セル31中を鉛直上方向に移動する間に電解され、単位セル31それぞれを通過してきた電解液が個別電解液排出口26から排出される。原料に含まれる塩素イオンは、各単位セル31を通過する間に電解され、最終的に次亜塩素酸HOClと少量の塩化水素HClに変化する。 The raw material solution supplied to each unit cell 31 via the individual raw material supply path 30e is electrolyzed while moving vertically upward in the unit cell 31, and the electrolytic solution passing through each of the unit cells 31 is an individual electrolytic solution. It is discharged from the discharge port 26. Chloride ions contained in the raw material are electrolyzed while passing through each unit cell 31, and finally converted into HOCl hypochlorous acid and a small amount of hydrogen chloride HCl.

電解液集合・排出構造28aが備えられた実施形態では、複数の個別電解液排出口26は、その上部に形成され、開口28に接続する共通排出流路28bと連通しており、間隙を通過してきた電解液を開口28から排出する。電解液は、この共通排出流路28bを通して個別電解液排出口26よりも大面積で内槽20に形成された開口28から外槽32内の原水を流通させる部分に排出される。これに対して、電解液集合・排出構造28aが備えられない実施形態では、複数の個別電解液排出口26は、間隙を通過してきた電解液をそのまま外槽32内の原水を流通させる部分に排出する。 In the embodiment provided with the electrolytic solution collecting / discharging structure 28a, the plurality of individual electrolytic solution discharging ports 26 are formed in the upper portion thereof, communicate with the common discharging flow path 28b connected to the opening 28, and pass through the gap. The electrolytic solution that has been generated is discharged from the opening 28. The electrolytic solution is discharged from the opening 28 formed in the inner tank 20 in a larger area than the individual electrolytic solution discharge port 26 through the common discharge flow path 28b to the portion in the outer tank 32 through which the raw water flows. On the other hand, in the embodiment in which the electrolytic solution collecting / discharging structure 28a is not provided, the plurality of individual electrolytic solution discharging ports 26 are located in the portion where the electrolytic solution passing through the gap is directly circulated in the outer tank 32. Discharge.

電解液は、開口28を経て外槽32内に排出され、そこを流下する原水に混合される。電解液は、外槽32内で原水により希釈された後、取出口35から微酸性次亜塩素酸水36として排出される。 The electrolytic solution is discharged into the outer tank 32 through the opening 28, and is mixed with the raw water flowing down there. The electrolytic solution is diluted with raw water in the outer tank 32 and then discharged as slightly acidic hypochlorous acid water 36 from the outlet 35.

上述した複極式電極は、電極の構造を単純化しながら、陽極および陰極で適切な電気分解特性を提供することを可能とし、電解効率を改善し、微酸性次亜塩素酸水の生成効率を向上させることができるという利点がある。 The above-mentioned multipolar electrode makes it possible to provide appropriate electrolysis characteristics at the anode and cathode while simplifying the structure of the electrode, improving the electrolysis efficiency and improving the production efficiency of slightly acidic hypochlorous acid water. It has the advantage that it can be improved.

図4は、本実施形態による電解槽ユニット60の外槽32への取り付け方を説明する図である。図5は、本実施形態による電解槽ユニット60の斜視図である。なお、図5(A)と図5(B)とは、AおよびBの矢印の配置で示されるように、視線の方向が異なる。図4および図5に示すように、電解槽ユニット60は、内槽20と、内槽20の上面に取り付けられた2つの給電配線29aと、それぞれ接続部30c,37cを介して内槽20に接続される配管30b,37bとを含み構成される。電解槽ユニット60は、図4に示すように、外槽32の上部開口から外槽32内に嵌め込まれ、各端子や供給口を備えた外槽蓋部39が被せられ、密閉される。 FIG. 4 is a diagram illustrating how to attach the electrolytic cell unit 60 to the outer tank 32 according to the present embodiment. FIG. 5 is a perspective view of the electrolytic cell unit 60 according to the present embodiment. Note that the directions of the line of sight are different between FIGS. 5 (A) and 5 (B), as shown by the arrangement of the arrows A and B. As shown in FIGS. 4 and 5, the electrolytic cell unit 60 is connected to the inner tank 20 via the inner tank 20, the two power feeding wirings 29a attached to the upper surface of the inner tank 20, and the connecting portions 30c and 37c, respectively. It is configured to include the pipes 30b and 37b to be connected. As shown in FIG. 4, the electrolytic cell unit 60 is fitted into the outer tank 32 from the upper opening of the outer tank 32, covered with the outer tank lid 39 provided with each terminal and a supply port, and sealed.

以下、図6を参照しながら、上述した実施形態による二重殻構造電解槽40を用いて微酸性次亜塩素酸水を製造する製造方法について説明する。なお、図6に示す制御は、馴化を行わない場合に対応する。図6(A)は、原料溶液供給ポンプ3側の制御フローを示し、図6(B)は、原料溶液供給ポンプ3とは非同期で行われる給水ポンプ6側の制御フローを示す。 Hereinafter, a production method for producing slightly acidic hypochlorous acid water using the double-shell structure electrolytic cell 40 according to the above-described embodiment will be described with reference to FIG. The control shown in FIG. 6 corresponds to the case where acclimation is not performed. FIG. 6A shows a control flow on the raw material solution supply pump 3 side, and FIG. 6B shows a control flow on the water supply pump 6 side performed asynchronously with the raw material solution supply pump 3.

図6に示す製造方法は、工程S100から開始され、工程S101では、制御装置43は、原水の給水栓を開く。工程S102では、制御装置43は、電源装置を通電し、電極間に電解電流の印加を開始する。 The manufacturing method shown in FIG. 6 is started from step S100, and in step S101, the control device 43 opens the tap for raw water. In step S102, the control device 43 energizes the power supply device and starts applying an electrolytic current between the electrodes.

工程S103では、制御装置43は、ポンプ始動条件を満たすか否かを判定する。例えば、制御装置43は、電流計測部42によって測定された電流の測定値を読み取り、電流の測定値があらかじめ設定された下限値未満であるか否かを判定することにより、ポンプ始動条件を満たすか否かを判定することができる。工程S103で、例えば下限値を上回り、ポンプ始動条件を満たさないと判定された場合(NO)は、工程S103をループさせる。一方、工程S103で、例えば下限値未満であり、ポンプ始動条件を満たすと判定された場合(YES)は、工程S104へ制御が進められる。工程S104では、制御装置43は、原料溶液供給ポンプ3および必要に応じて希釈ポンプ(事前に原料溶液を希釈する場合)を始動し、原料溶液の供給を開始する。 In step S103, the control device 43 determines whether or not the pump start condition is satisfied. For example, the control device 43 satisfies the pump start condition by reading the measured value of the current measured by the current measuring unit 42 and determining whether or not the measured value of the current is less than a preset lower limit value. It can be determined whether or not. In step S103, for example, when the lower limit value is exceeded and it is determined that the pump starting condition is not satisfied (NO), step S103 is looped. On the other hand, in step S103, for example, when it is less than the lower limit and it is determined that the pump start condition is satisfied (YES), the control proceeds to step S104. In step S104, the control device 43 starts the raw material solution supply pump 3 and, if necessary, a dilution pump (when diluting the raw material solution in advance), and starts supplying the raw material solution.

工程S105では、制御装置43は、ポンプ停止条件を満たすか否かを判定し、満たすまで(NOの間)待ち受ける。例えば、制御装置43は、電流計測部42によって測定された電流の測定値を読み取り、測定値があらかじめ設定された上限値を超えるか否かを判定することにより、ポンプ停止条件を満たすか否かを判定することができる。工程S105で、例えば設定された上限値を超えることにより、ポンプ停止条件を満たすと判定された場合(YES)は、工程S106へ制御が進められる。工程S106では、制御装置43は、原料溶液供給ポンプ3および必要に応じて希釈ポンプ(事前に原料溶液を希釈する場合)を停止し、原料溶液の供給を停止し、工程S103へ戻す。 In step S105, the control device 43 determines whether or not the pump stop condition is satisfied, and waits until the condition is satisfied (during NO). For example, the control device 43 reads the measured value of the current measured by the current measuring unit 42 and determines whether or not the measured value exceeds a preset upper limit value, thereby satisfying the pump stop condition. Can be determined. If it is determined in step S105 that the pump stop condition is satisfied by exceeding, for example, a set upper limit value (YES), control proceeds to step S106. In step S106, the control device 43 stops the raw material solution supply pump 3 and, if necessary, the dilution pump (when diluting the raw material solution in advance), stops the supply of the raw material solution, and returns to step S103.

電解液に注目して説明すると、上述した原料溶液供給ポンプ3の動作により、以下の処理が行われる。ポンプ動作により、内槽20内に面を対向して設けられた複数の電極24間の単位セル31に原料溶液が供給される。原料溶液が単位セル31を通過している間に、複数の電極24間に電流が印加されていることに応じて、電極24の陽極面で原料中の塩素イオンが電解酸化されるとともに、陰極面で水素ガスが発生する。電解生成された水素ガスが混合された電解液は、電極24間の単位セル31から排出されて、外槽32内で希釈水により希釈される。余分な気体を分離しながら、生成された微酸性次亜塩素酸水36が取出口35を介して二重殻構造電解槽40から排出される。 Focusing on the electrolytic solution, the following processing is performed by the operation of the raw material solution supply pump 3 described above. By the pump operation, the raw material solution is supplied to the unit cell 31 between the plurality of electrodes 24 provided in the inner tank 20 so as to face each other. While the raw material solution is passing through the unit cell 31, the chlorine ions in the raw material are electrolytically oxidized on the anode surface of the electrodes 24 and the cathode in response to the current applied between the plurality of electrodes 24. Hydrogen gas is generated on the surface. The electrolytic solution mixed with the electrolytically generated hydrogen gas is discharged from the unit cell 31 between the electrodes 24 and diluted with diluting water in the outer tank 32. The slightly acidic hypochlorous acid water 36 generated is discharged from the double-shell structure electrolytic cell 40 via the outlet 35 while separating the excess gas.

また、原料溶液供給ポンプ3とは非同期に動作する給水ポンプ6側では、図6(B)に示す工程S200~工程S203の制御が行われる。 Further, on the water supply pump 6 side that operates asynchronously with the raw material solution supply pump 3, the steps S200 to S203 shown in FIG. 6B are controlled.

工程S201では、制御装置43は、冷却水の給水条件を満たすか否かを判定する。ここで、冷却水の給水条件は、まず電解中であることを条件とすることができる。また、上述したように、電解開始時に馴化処理が行われる場合があり、馴化処理では、電流の測定値が低いときに、より電解しやすい状態となるように印加電圧を上昇させる電圧上昇期間がある。一方で、冷却水を供給は、単位セル31の空間を冷却するとともに、単位セル31内の原料溶液を希釈し、導電率を下げる副作用も生じさせる。このため、馴化昇圧中は、より電流を流れに難くする副作用を生じさせる冷却水の供給を行うことが望ましくない。そのため、上記冷却水の給水条件は、馴化昇圧中ではないことを条件とすることが好ましい。すなわち、制御装置43は、電解中であって、かつ、電解開始時から始まる電源装置41による電流の測定値に基づいて電源装置41の電圧を昇圧する段階(馴化昇圧中)以外の期間に、給水ポンプ6に対し冷却水の供給を行わせることが好ましい。 In step S201, the control device 43 determines whether or not the water supply condition of the cooling water is satisfied. Here, the water supply condition of the cooling water can be conditioned on the fact that electrolysis is being performed first. Further, as described above, the acclimatization process may be performed at the start of electrolysis, and in the acclimatization process, when the measured value of the current is low, the voltage rise period in which the applied voltage is increased so as to be in a state where electrolysis is easier is performed. be. On the other hand, the supply of cooling water cools the space of the unit cell 31 and also causes a side effect of diluting the raw material solution in the unit cell 31 and lowering the conductivity. For this reason, it is not desirable to supply cooling water that causes a side effect of making it more difficult for current to flow during acclimation boosting. Therefore, it is preferable that the water supply condition of the cooling water is not during acclimation and boosting. That is, the control device 43 is in the process of electrolysis, and during a period other than the step of boosting the voltage of the power supply device 41 based on the measured value of the current by the power supply device 41 starting from the start of electrolysis (during acclimatization boosting). It is preferable to supply the water supply pump 6 with cooling water.

工程S201で、冷却水の給水条件を満たすと判定された場合(YES)は、工程S202へ制御が進められる。工程S202では、制御装置43は、給水ポンプ6を稼働させ、適宜一定の待ち時間を経て、工程S201へ制御を戻す。一方、工程S201で、冷却水の給水条件を満たさないと判定された場合(NO)は、工程S203へ処理が分岐される。工程S203では、制御装置43は、給水ポンプ6を停止させ、適宜一定の待ち時間を経て、工程S201へ制御を戻す。 If it is determined in step S201 that the water supply condition of the cooling water is satisfied (YES), the control proceeds to step S202. In the process S202, the control device 43 operates the water supply pump 6 and returns the control to the process S201 after an appropriate waiting time. On the other hand, if it is determined in step S201 that the water supply condition of the cooling water is not satisfied (NO), the process is branched to step S203. In the process S203, the control device 43 stops the water supply pump 6 and returns the control to the process S201 after an appropriate waiting time.

以下、図7を参照しながら、上述した電解開始時の馴化処理について説明する。なお、図7に示す制御は、給水ポンプ6側とは非同期で行われる原料溶液供給ポンプ3側の制御フローを示す。 Hereinafter, the acclimatization process at the start of electrolysis described above will be described with reference to FIG. 7. The control shown in FIG. 7 shows a control flow on the raw material solution supply pump 3 side, which is performed asynchronously with the water supply pump 6 side.

図7に示す製造方法は、工程S300から開始され、工程S301では、制御装置43は、原水の給水栓を開く。工程S302では、制御装置43は、電源装置41を通電し、電極間に電解電流の印加を開始する。工程S303では、制御装置43は、電源装置41を通電したタイミングで原水の流量を測定し、馴化時の目標電流値、上限電流値および下限電流値を演算する。 The manufacturing method shown in FIG. 7 is started from step S300, and in step S301, the control device 43 opens the tap for raw water. In step S302, the control device 43 energizes the power supply device 41 and starts applying an electrolytic current between the electrodes. In step S303, the control device 43 measures the flow rate of the raw water at the timing when the power supply device 41 is energized, and calculates the target current value, the upper limit current value, and the lower limit current value at the time of acclimatization.

工程S304では、制御装置43は、電源装置41の印加電圧を一定周期で段階的に上昇させる電圧上昇処理を開始する。工程S305では、制御装置43は、電流の測定値が目標電流値に到達したか否かを判定し、目標電流値に到達するまで(NOの間)、昇圧を続ける。工程S305で、目標電流値に到達したと判定された場合(YES)は、工程S306へ制御を進める。工程S304で電圧上昇を開始してから、工程S305で目標電流値に到達したと判定されるまでの期間が、馴化昇圧期間となる。なお、図7に示すように、工程S305で、目標電流値に到達していないと判定されている間(NOの間)、工程S314を制御を進めて、設定最大電圧に到達したか否かを判定し、設定最大電圧に到達しても目標電流値に到達していない場合(S314でYES)に工程S306へ制御を進めよう構成してもよい。 In step S304, the control device 43 starts a voltage increase process in which the applied voltage of the power supply device 41 is gradually increased at regular intervals. In step S305, the control device 43 determines whether or not the measured value of the current has reached the target current value, and continues boosting until the target current value is reached (during NO). If it is determined in step S305 that the target current value has been reached (YES), control proceeds to step S306. The period from the start of voltage rise in step S304 to the determination that the target current value has been reached in step S305 is the acclimation boosting period. As shown in FIG. 7, while it is determined in step S305 that the target current value has not been reached (during NO), control of step S314 is advanced to determine whether or not the set maximum voltage has been reached. If the target current value is not reached even if the set maximum voltage is reached (YES in S314), the control may be advanced to the step S306.

工程S306では、制御装置43は、電流の測定値が上限電流値を下回っている否かを判定する。工程S306で、上限電流値を下回っていると判定された場合(YES)は、工程S307へ制御が進められる。工程S307では、制御装置43は、原料溶液供給ポンプ3を始動するととも、電圧を一定に保持する。工程S308では、制御装置43は、電流の測定値が上限電流値を上回るか否かを判定し、上限電流値を上回るまで(NOの間)待ち受ける。工程S308で、上限電流値を上回ると判定された場合(YES)は、工程S309へ制御が進められる。工程S309では、制御装置43は、原料溶液供給ポンプ3を停止するととも、所定レートで電圧下降を開始し、工程S311へ制御を進める。一方、工程S306で、電流の測定値が上限電流値を下回らないと判定された場合(NO)は、工程S310へ処理が進められる。工程S310では、制御装置43は、原料溶液供給ポンプ3を未始動のまま、所定レートで電圧下降を開始し、工程S311へ制御を進める。 In step S306, the control device 43 determines whether or not the measured value of the current is below the upper limit current value. If it is determined in step S306 that the current value is below the upper limit (YES), control proceeds to step S307. In step S307, the control device 43 keeps the voltage constant even when the raw material solution supply pump 3 is started. In step S308, the control device 43 determines whether or not the measured value of the current exceeds the upper limit current value, and waits until the upper limit current value is exceeded (during NO). If it is determined in step S308 that the upper limit current value is exceeded (YES), control proceeds to step S309. In step S309, the control device 43 starts the voltage drop at a predetermined rate while stopping the raw material solution supply pump 3, and advances the control to step S311. On the other hand, if it is determined in step S306 that the measured value of the current does not fall below the upper limit current value (NO), the process proceeds to step S310. In the step S310, the control device 43 starts the voltage drop at a predetermined rate while the raw material solution supply pump 3 is not started, and advances the control to the step S311.

工程S311では、制御装置43は、現在印加している電圧が所定の設定電圧に到達したか否かを判定する。工程S311で、設定電圧に到達していないと判定された場合(NO)は、工程S312へ制御が進められる。工程S312では、制御装置43は、電流の測定値が下限電流値を下回るか否かを判定し、下限電流値を下回るまで(NOの間)、工程S311へループさせる。一方、工程S312で、電流の測定値が下限電流値を下回ると判定された場合(YES)は、工程S307へ制御を戻し、工程S307で、原料ポンプの始動および電圧保持を行う。このように、原料溶液供給ポンプ3の始動および電圧保持と、原料溶液供給ポンプ3の停止および電圧降下とを繰り返し、工程S311で、設定電圧に到達したと判定されると(YES)、工程S313で、通常動作に移行する。なお、上記通常動作になるまで、過電流検出は行われない。 In step S311, the control device 43 determines whether or not the voltage currently applied has reached a predetermined set voltage. If it is determined in step S311 that the set voltage has not been reached (NO), control proceeds to step S312. In step S312, the control device 43 determines whether or not the measured value of the current is below the lower limit current value, and loops to step S311 until it falls below the lower limit current value (during NO). On the other hand, when it is determined in step S312 that the measured value of the current is lower than the lower limit current value (YES), the control is returned to step S307, and the raw material pump is started and the voltage is held in step S307. In this way, starting and holding the voltage of the raw material solution supply pump 3 and stopping and dropping the voltage of the raw material solution supply pump 3 are repeated, and when it is determined in step S311 that the set voltage has been reached (YES), step S313. Then, it shifts to normal operation. The overcurrent detection is not performed until the above normal operation is performed.

なお、図7には示さないが、馴化降圧工程において、一定電圧下で測定電流値が設定電流値超えかつ設定時間以上維持するという条件が満足されたときにさらに、ステップ降圧する制御が行われてもよい。 Although not shown in FIG. 7, in the acclimatization step-down step, when the condition that the measured current value exceeds the set current value and is maintained for the set time or longer under a constant voltage is satisfied, the step step-down control is further performed. You may.

上述したように、原料溶液供給ポンプ3は、電源装置41による電流の測定値に基づいて制御される。このため、原料溶液供給ポンプ3に同期して冷却水を供給する場合、電源装置41による電流の測定値が低下してきたことに応答して原料溶液供給ポンプ3の動作させているにも関わらず、電流を流れにくくする希釈の副作用を生じさせる冷却水の供給を行うことになってしまう。したがって、給水ポンプ6の動作は、溶液供給ポンプの動作とは非同期であることが望ましい。また、電解を行いつつ、冷却水により定常的に内槽20内を冷却する観点からは、給水ポンプ6は、冷却水を、一定周期で間欠的にまたは連続・定量で供給することが好ましい。なお、給水ポンプ6は、特に限定されるものではないが、間欠的に冷却水を供給する観点からは、ポンプヘッドが1連のダイヤフラムポンプなどを用いることができる。 As described above, the raw material solution supply pump 3 is controlled based on the measured value of the current by the power supply device 41. Therefore, when the cooling water is supplied in synchronization with the raw material solution supply pump 3, the raw material solution supply pump 3 is operated in response to the decrease in the measured value of the current by the power supply device 41. , The cooling water that causes the side effect of dilution that makes it difficult for the current to flow will be supplied. Therefore, it is desirable that the operation of the water supply pump 6 is asynchronous with the operation of the solution supply pump. Further, from the viewpoint of constantly cooling the inside of the inner tank 20 with cooling water while performing electrolysis, it is preferable that the water supply pump 6 supplies the cooling water intermittently or continuously / quantitatively at regular intervals. The water supply pump 6 is not particularly limited, but from the viewpoint of intermittently supplying cooling water, a diaphragm pump having a single pump head or the like can be used.

図8は、好ましい実施形態による原料溶液供給ポンプ3および給水ポンプ6の制御信号を示すチャートである。図8には、参考として、原料溶液供給ポンプ3と同期して動作する希釈ポンプの制御信号が示されている。図8に示すように、原料溶液供給ポンプ3および希釈ポンプは、電流の測定値に応答した任意のタイミングでオンおよびオフする。一方、給水ポンプ6は、好ましい実施形態では、図8に示すように、周期T1でオン期間T2だけ間欠的に駆動される。 FIG. 8 is a chart showing control signals of the raw material solution supply pump 3 and the water supply pump 6 according to a preferred embodiment. As a reference, FIG. 8 shows a control signal of the dilution pump that operates in synchronization with the raw material solution supply pump 3. As shown in FIG. 8, the raw material solution supply pump 3 and the dilution pump are turned on and off at arbitrary timings in response to the measured value of the current. On the other hand, in a preferred embodiment, the water supply pump 6 is intermittently driven by the on period T2 in the cycle T1 as shown in FIG.

以下、図9~図11を参照しながら、上述した原料溶液とは独立して冷却水を単位セル31へ供給する手法の利点について説明する。 Hereinafter, the advantages of the method of supplying the cooling water to the unit cell 31 independently of the above-mentioned raw material solution will be described with reference to FIGS. 9 to 11.

図9は、矩形電解槽の電解液(ガス)の排出口で測定された温度変化を示すグラフである。 FIG. 9 is a graph showing the temperature change measured at the discharge port of the electrolytic solution (gas) in the rectangular electrolytic cell.

ここで、簡潔に、温度度測定を行うに至った経緯について説明する。これまで、原水の水質や使用状況などに依存した特定の条件下において、正常ではない電解による動作不安や、有効塩素濃度およびpHの目標範囲からの逸脱、電極(ひいては電解槽)の寿命の短縮(想定よりも短い時間で劣化の症状が出る。)といった不具合が発生する場合があった。特に、単位セル毎に排出口が複数設けられている電解槽であって、上記電解液集合・排出構造28aが設けれられているもので、正常ではない電解による動作不安、特に、上述した馴化処理を行ってもなお設定電流を超えた状態が意図せず継続する過電流状態および電極の寿命の短縮という現象が発生するケースがあった。ここで、電極の劣化は、詳細は後述するが、図9の加水無しの一点鎖線で示されるように、電解を一旦停止し、しばらく期間をおいて電解を再開した際に、期待する電流(電解停止前の電流値)が得られないという形で現れる。このような場合、典型的には、馴化処理が行われる。また、上記意図せず継続する過電流状態は、電流を流そうとして原料溶液の供給過多を起こし、設定値に到達した後、供給停止しても電流が低下せず、過電流が検出されエラーを発生させるという事象である。 Here, the process leading to the temperature measurement will be briefly described. Until now, under specific conditions that depend on the quality of raw water and usage conditions, operational anxiety due to abnormal electrolysis, deviation from the target range of effective chlorine concentration and pH, and shortening of the life of the electrode (and thus the electrolytic cell) In some cases, problems such as (deterioration symptoms appear in a shorter time than expected) may occur. In particular, it is an electrolytic cell in which a plurality of discharge ports are provided for each unit cell, and the above-mentioned electrolyte collection / discharge structure 28a is provided. In some cases, the overcurrent state in which the set current exceeded the set current unintentionally continued even after the treatment, and the phenomenon of shortening the life of the electrode occurred. Here, the deterioration of the electrode will be described in detail later, but as shown by the alternate long and short dash line in FIG. 9, when the electrolysis is temporarily stopped and the electrolysis is restarted after a certain period of time, the expected current ( It appears in the form that the current value before the electrolysis is stopped) cannot be obtained. In such a case, the acclimatization process is typically performed. In addition, the above-mentioned unintentionally continuing overcurrent state causes an excessive supply of the raw material solution in an attempt to pass a current, and after reaching the set value, the current does not decrease even if the supply is stopped, and an overcurrent is detected and an error occurs. Is an event that causes.

一方で、電解槽から上記電解液集合・排出構造28aを除去すると、上述した意図せず継続する過電流状態および電極の寿命の短縮が幾分か緩和される一方で、特定条件で、生成される微酸性次亜塩素酸水の性状に影響が出るケースがあった。特に、高い有効塩素濃度を目標とした場合に、得られる微酸性次亜塩素酸水のpHが想定よりも下がってしまったり、反対に、微酸性次亜塩素酸水のpHを適正範囲に収めようとすると、有効塩素濃度を目標まで上げることが難しい場合があった。 On the other hand, when the electrolyte collecting / discharging structure 28a is removed from the electrolytic cell, the above-mentioned unintentionally continuing overcurrent state and shortening of the life of the electrode are somewhat alleviated, while being generated under specific conditions. In some cases, the properties of the slightly acidic hypochlorous acid water were affected. In particular, when the target is a high effective chlorine concentration, the pH of the obtained slightly acidic hypochlorous acid water may be lower than expected, or conversely, the pH of the slightly acidic hypochlorite water may be kept within the appropriate range. Attempt, it was sometimes difficult to raise the effective chlorine concentration to the target.

電極の劣化の原因を探るべく、電極面の劣化状態(原料溶液入口、電解液出口で、酸化イリジウムや白金被膜が消耗し、チタン母材の溶解が発生している。)や、電解液の排出口が、塩素ガス、次亜塩素酸および塩酸の混合物という、過酷な液体が常に接していることから、塩酸濃度の不斉による電流の局所集中が電極の消耗を加速させている可能性が疑われた。そこで、単極の透明電解槽を作成し、電流の分布と電解槽内の塩酸の実測を試みたところ、結果は、全体に影響を及ぼすような電流密度の偏りはなく、電極板全体で均一に通電されており、内部塩酸濃度の実測値も極端に高い数値にはならなかった。一方で、電解槽側面が予想よりも高い温度になっていたこと判明した。上記経緯から、電解槽中心部での温度に着目し、電解槽の温度測定および冷却水の加水の効果を検証する実験を行った。 In order to investigate the cause of the deterioration of the electrode, the deterioration state of the electrode surface (at the inlet of the raw material solution and the outlet of the electrolytic solution, the iridium oxide and the platinum film are consumed and the titanium base material is dissolved) and the electrolytic solution. Since the outlet is always in contact with a harsh liquid such as a mixture of chlorine gas, hypochlorite and hydrochloric acid, it is possible that the local concentration of current due to the asymmetrical hydrochloric acid concentration accelerates electrode wear. I was suspected. Therefore, we created a single-pole transparent electrolytic cell and tried to measure the current distribution and hydrochloric acid in the electrolytic cell. The result was that there was no bias in the current density that would affect the whole, and it was uniform throughout the electrode plate. The measured value of the internal hydrochloric acid concentration did not become an extremely high value. On the other hand, it was found that the temperature of the side surface of the electrolytic cell was higher than expected. From the above background, we focused on the temperature at the center of the electrolytic cell, and conducted an experiment to measure the temperature of the electrolytic cell and verify the effect of adding water to the cooling water.

図9にある温度変化のグラフは、株式会社微酸研製HOCL0.96tの矩形電解槽(内槽)の電解液およびガスの排出口に近傍に熱電対を設けたものを用いて得られたものである。矩形電解槽を、外槽から外し、水槽外に出した条件と、水槽内で水没させた条件とで電解を行った。電解槽内の内部流路に別口で冷却水と9%塩酸(原料溶液)を供給し、電源装置に通電して、熱電対の出力および電流値を記録した。なお、時間の経過に伴って実験条件を変化させており、温度変化が安定した時点での出口温度の数値が各条件の安定時点を示す縦の太線にあせて図9中に記載されている。 The graph of the temperature change shown in FIG. 9 was obtained by using a HOCL 0.96t rectangular electrolytic cell (inner tank) manufactured by Micro Acid Research Institute Co., Ltd. with a thermocouple provided in the vicinity of the electrolyte and gas discharge ports. Is. The rectangular electrolytic cell was removed from the outer tank, and electrolysis was performed under the conditions of taking it out of the water tank and submerging it in the water tank. Cooling water and 9% hydrochloric acid (raw material solution) were supplied to the internal flow path in the electrolytic cell through a separate port, the power supply device was energized, and the output and current value of the thermocouple were recorded. The experimental conditions are changed with the passage of time, and the numerical value of the outlet temperature at the time when the temperature change is stable is shown in FIG. 9 with a thick vertical line indicating the stable time of each condition. ..

電解条件は、すべて、設定電圧33Vおよび設定電流5Aであった。また、冷却水の温度は20℃であった。条件1は、単位セルへの冷却水の加水を行わず、矩形電解槽を水槽外に出して通電したものである。条件2は、冷却水の中程度の加水し、矩形電解槽を水槽外に出して通電したものである。条件3は、冷却水を多めに加水し、矩形電解槽を水槽外に出して通電したものである。条件4は、条件3の条件と同様に冷却水を多めに加水し、矩形電解槽を水槽に水没させて通電したものである。条件5は、冷却水の加水無しで、矩形電解槽を水槽に水没させて通電したものである。 The electrolytic conditions were all a set voltage of 33 V and a set current of 5 A. The temperature of the cooling water was 20 ° C. Condition 1 is that the rectangular electrolytic cell is taken out of the water tank and energized without adding water to the unit cell. Condition 2 is that the cooling water is moderately hydrated and the rectangular electrolytic cell is taken out of the water tank to be energized. Condition 3 is that the cooling water is added in a large amount and the rectangular electrolytic cell is taken out of the water tank to be energized. Condition 4 is the same as the condition of Condition 3, in which a large amount of cooling water is added and the rectangular electrolytic cell is submerged in the water tank to energize the water. Condition 5 is that the rectangular electrolytic cell is submerged in a water tank and energized without adding water to the cooling water.

測定により、図9に示すように、条件1では79℃、条件2では64℃、条件3では57℃、条件4では46℃、条件5では55℃という結果が得られた。上記条件1は、熱の出入りのない多層電解槽の中央部のセル温度に相当するものと考えることができる。上記条件2および条件3は、冷却水の加水による冷却効果を示しており、条件4は、条件3と比較した場合に、ジャケット冷却の効果を示している。条件5は、冷却水の加水を行わない従来の二重殻構造電解槽で外槽でジャケット冷却する条件に相当する。 As shown in FIG. 9, the measurement showed that the temperature was 79 ° C. under condition 1, 64 ° C. under condition 2, 57 ° C. under condition 3, 46 ° C. under condition 4, and 55 ° C. under condition 5. The above condition 1 can be considered to correspond to the cell temperature in the central portion of the multilayer electrolytic cell in which heat does not flow in and out. The above conditions 2 and 3 show the cooling effect by adding water to the cooling water, and the condition 4 shows the effect of jacket cooling when compared with the condition 3. Condition 5 corresponds to a condition in which the jacket is cooled in the outer tank in a conventional double-shell structure electrolytic cell in which the cooling water is not hydrated.

図9において、注目すべき点は、セル中心部では79℃程度まで達する可能性があることを示唆する点であり、また、ジャケット冷却が電解液を66℃程度まで冷却する効果があることを示唆する点である。電解槽の内部は、塩素、塩酸および次亜塩素酸の混合状態であり、酸化力および溶解力が高いため、この温度状態と相まって、上述した電極材料の劣化が進み易いことが判明した。 In FIG. 9, what should be noted is that it suggests that the temperature may reach about 79 ° C. in the center of the cell, and that jacket cooling has the effect of cooling the electrolytic solution to about 66 ° C. This is a suggestion. Since the inside of the electrolytic cell is in a mixed state of chlorine, hydrochloric acid and hypochlorous acid and has high oxidizing power and dissolving power, it has been found that the deterioration of the electrode material described above is likely to proceed in combination with this temperature state.

一方で、均一化する目的で取り付けている上記電解液集合・排出構造28aを取り外すと、上記意図せず継続する過電流状態の発生や電極劣化の事象の発生が抑えられる一方で、pHなどの性状が影響を受けるのは、外槽から電解槽内へ逆流した原水が、電解槽内部を冷却するが、単位セル31内部の溶液状態を変化させ、電流値に応じた原料溶液供給ポンプ3のフィードバック制御と相まって、電解状態に影響を与えていることが原因であることが判明した。 On the other hand, if the electrolytic solution collecting / discharging structure 28a attached for the purpose of homogenization is removed, the occurrence of the unintentionally continuing overcurrent state and the occurrence of the electrode deterioration event are suppressed, while the pH and the like are suppressed. The properties are affected by the raw water flowing back from the outer tank into the electrolytic cell, which cools the inside of the electrolytic cell, but changes the solution state inside the unit cell 31, and the raw material solution supply pump 3 according to the current value. It was found that the cause was that it affected the electrolytic state in combination with the feedback control.

そして、電解槽への原水の逆流が起こりにくいように上記電解液集合・排出構造28aを取り付けた上で(あるいは、排出口を単一とした上で)、原料溶液とは独立して、電解槽の各単位セル内へ冷却水を供給する経路を設けることにより、中心部分を含め電解槽内部を効率的に冷却することが可能となり、目標の性状の範囲内の水溶液を正常な電解動作で安定的に生成することが可能となるとともに、電極および電解槽の寿命の適正化が図られることが判明した。 Then, after attaching the electrolytic solution collecting / discharging structure 28a so that the backflow of raw water to the electrolytic cell is unlikely to occur (or having a single discharge port), electrolysis is performed independently of the raw material solution. By providing a path for supplying cooling water into each unit cell of the tank, it is possible to efficiently cool the inside of the electrolytic cell including the central part, and the aqueous solution within the target property range can be electrolyzed normally. It was found that stable production is possible and the life of the electrode and the electrolytic cell is optimized.

図10は、安定運転中の電解を停止した後の再始動時の電流値の時間変化を示すグラフである。なお、図10は、馴化処理を行わない場合に対応する。9%塩酸を原料溶液とし、株式会社微酸研製HOCL0.96tを5Aの電解条件で連続2時間運転し、内部温度が安定したところで電解を停止し、30分保持した後に再始動し、その際の電流の時間変化を記録した。なお、電解槽は、12セルであり、1セル当たりの容積は、22.8mlであった。冷却水の加水がない場合(つまり「加水無し」の場合)は、停止直前の電流を維持できず、数分かけて徐昇するという傾向がみられた。電解中は、陰極側は還元状態であるため、酸化反応が進行しないものと考えられるが、高温状態での停止中に、チタン母材の酸化などの劣化が生じたものと推察される。特に、この傾向は、一晩(12時間)放置した場合にさらに悪化した。 FIG. 10 is a graph showing the time change of the current value at the time of restart after stopping the electrolysis during stable operation. Note that FIG. 10 corresponds to the case where the acclimation process is not performed. Using 9% hydrochloric acid as the raw material solution, HOCL 0.96t manufactured by Micro Acid Research Institute Co., Ltd. was operated continuously for 2 hours under electrolytic conditions of 5A, electrolysis was stopped when the internal temperature became stable, held for 30 minutes, and then restarted. The time change of the current was recorded. The electrolytic cell had 12 cells, and the volume per cell was 22.8 ml. In the absence of water in the cooling water (that is, in the case of "no water"), the current immediately before the stop could not be maintained, and there was a tendency for the current to gradually rise over several minutes. Since the cathode side is in a reduced state during electrolysis, it is considered that the oxidation reaction does not proceed, but it is presumed that deterioration such as oxidation of the titanium base material occurred during the shutdown at a high temperature state. In particular, this tendency was exacerbated when left overnight (12 hours).

一方、冷却水の加水がある場合(「加水弱」および「加水強」)では、停止直前の電流への回復が早く、加水の強度が大きい方が良好な傾向があった。なお、図10のグラフ中、「加水弱」は、図8に示す周期T1が10秒、オン期間T2が5秒として、1セル当たり約720秒の平均滞留時間になるような加水条件(welco社製ポンプ(WPX1―P3.2M4―WM4―B)で16Vの設定)である。「加水強」は、同じく周期T1が10秒、オン期間T2が5秒として、1セル当たり約540秒の平均滞留時間になるような加水条件(同20Vの設定)である。「加水強」の条件では、設定電流5.5Aに再始動直後(約10秒後)に達しているのに対し、「加水弱」は、若干遅れて設定電流5.5Aに達し、一方で、「加水無し」の条件では、より一層再始動時の反応が悪化した。なお、「多目に加水」設定は、過電流気味に推移したものの、その後(35秒以降)の冷却水の加水により、電流低減し、通常の稼働状態に戻った。他の設定では、電流値は戻らず、原料溶液供給ポンプ稼働による塩酸供給により、設定電流値に戻った。「加水弱」は、図10に示す時間範囲では、4.5A程度までしか回復していないが、実際は、電流が徐々に上昇しおおむね設定電流5.5Aに達していた。 On the other hand, in the case of the addition of cooling water (“weak water” and “strong water”), the recovery to the current immediately before the stop was quick, and the higher the water intensity, the better. In the graph of FIG. 10, “weak water” is a watering condition (welco) such that the period T1 shown in FIG. 8 is 10 seconds and the on period T2 is 5 seconds, and the average residence time is about 720 seconds per cell. It is a pump manufactured by the same company (WPX1-P3.2M4-WM4-B) with a setting of 16V). The "water addition strength" is a water addition condition (setting of 20 V) so that the cycle T1 is 10 seconds and the on period T2 is 5 seconds, and the average residence time is about 540 seconds per cell. Under the condition of "strong water addition", the set current reaches 5.5A immediately after restart (about 10 seconds later), whereas in "weak water addition", the set current reaches 5.5A with a slight delay, while the set current reaches 5.5A. Under the condition of "no water addition", the reaction at the time of restart was further worsened. In addition, although the setting of "more water" changed to an overcurrent, the current was reduced by the watering of the cooling water after that (after 35 seconds), and the normal operating state was restored. In other settings, the current value did not return, but returned to the set current value by supplying hydrochloric acid by operating the raw material solution supply pump. In the time range shown in FIG. 10, the "weak water" recovered only to about 4.5 A, but in reality, the current gradually increased and reached a set current of about 5.5 A.

図10の「加水強」の流量は、1800ml/hrに換算され、同期運転で原料溶液に加えられるとした場合、7倍希釈することに相当し、濃度が低くなり過ぎで、必要な電流を得ることが期待できない。したがって、原料溶液(塩酸)と冷却水の流路を別にすることが好ましい。 The flow rate of "strong water addition" in FIG. 10 is converted to 1800 ml / hr, which is equivalent to 7-fold dilution when added to the raw material solution in synchronous operation, and the concentration becomes too low, so that the required current is applied. I can't expect to get it. Therefore, it is preferable to separate the flow paths of the raw material solution (hydrochloric acid) and the cooling water.

なお、上述した電極の劣化は、一度起こっても、次に冷却水を加水しながら電解を行うことで、再始動する前に維持していた設定電流を割り込むことなく、再度、劣化がないものと同様の挙動に戻ることが確認された。つまり、電極の劣化を回復することができることを示しており、上述した電極が劣化した場合に行われる馴化処理を行わずに安定な電流を確保できることが期待される。 Even if the above-mentioned electrode deterioration occurs once, it does not deteriorate again without interrupting the set current maintained before restarting by performing electrolysis while adding cooling water next time. It was confirmed that the behavior was similar to that of. That is, it is shown that the deterioration of the electrode can be recovered, and it is expected that a stable current can be secured without performing the acclimatization treatment performed when the above-mentioned electrode is deteriorated.

図11は、連続運転中の電解を停止した後の再始動時の有効塩素濃度およびpHの時間変化を示すグラフである。連続運転の時間は2時間とし、再始動までの停止時間は15分とした。図11に示すように、加水無しの場合、再始動時に充分な電流が確保されないために過剰な塩酸が供給され、高塩素濃度で低pHの微酸性次亜塩素酸水が20分にわたって製造された。一方、冷却されないため、温度が上がって行き、温度が上がると導電率が上がりより電流が流れやす(い状態で停止され、その後電解液温度が下がったために伝導率も下がった)くなるので、供給する原料塩酸の供給量が下がる。そうすると、生成される塩素の濃度が低くなり、pHも上昇する。これに対して、冷却水の加水がある場合、充分な塩酸が供給され、pHが6.3で安定化している。加水により冷却され(ていたために再起動直後から電解槽内の電解質濃度が必要十分な量で保たれており)、安定した塩素ガスが生成し、充分に有効塩素濃度が得れることを示している。 FIG. 11 is a graph showing changes in effective chlorine concentration and pH at the time of restart after stopping electrolysis during continuous operation. The continuous operation time was set to 2 hours, and the stop time until restart was set to 15 minutes. As shown in FIG. 11, in the case of no water addition, excess hydrochloric acid is supplied because sufficient current is not secured at the time of restart, and a slightly acidic hypochlorous acid water having a high chlorine concentration and a low pH is produced over 20 minutes. rice field. On the other hand, because it is not cooled, the temperature rises, and when the temperature rises, the conductivity rises and the current is more likely to flow (stopped in a good state, and then the electrolyte temperature drops, so the conductivity also drops). The supply amount of raw material hydrochloric acid to be supplied decreases. Then, the concentration of chlorine produced becomes low and the pH also rises. On the other hand, when there is water in the cooling water, sufficient hydrochloric acid is supplied and the pH is stabilized at 6.3. It was shown that it was cooled by water (because it was kept at a necessary and sufficient amount of electrolyte concentration in the electrolytic cell immediately after restarting), stable chlorine gas was generated, and a sufficient effective chlorine concentration could be obtained. There is.

以上説明した実施形態によれば、電解槽を効果的に冷却し、電極および電解槽の寿命の適正化を図るとともに、目標の性状の範囲内の水溶液を正常な電解動作で安定的に生成することが可能な製造装置、電解槽ユニットおよび製造方法を提供することができる。 According to the embodiment described above, the electrolytic cell is effectively cooled, the life of the electrode and the electrolytic cell is optimized, and an aqueous solution within the target property range is stably generated by normal electrolysis operation. It is possible to provide a manufacturing apparatus, an electrolytic cell unit and a manufacturing method capable of this.

また、上記冷却水の供給は、冷却のみならず、電流が大きくなり過ぎた場合のブレーキとしての役割を果たすことができる。冷却により温度上昇を抑えることにより、導電率を一定に維持し、原料塩酸の濃度を一定に維持でき、塩素濃度の低下を防止することができる。 Further, the supply of the cooling water can play a role not only for cooling but also as a brake when the current becomes too large. By suppressing the temperature rise by cooling, the conductivity can be kept constant, the concentration of the raw material hydrochloric acid can be kept constant, and the decrease in the chlorine concentration can be prevented.

なお、上述した実施形態では、原料である塩素イオン含有溶液として、塩化水素の水溶液、塩酸を用いる場合を例示したが、塩酸に限定されるものではなく、塩化ナトリウム、塩化カリウムなどの溶液であってもよいし、それらの混合物でも良く、塩化水素、塩化ナトリウムおよび塩化カリウムからなる群から選択された1または複数の物質が溶解した塩素イオン含有溶液を用いることができる。また、次亜塩素酸水の製造について説明したが、少なくとも遊離次亜塩素酸が含まれる水溶液一般に拡張することができる。 In the above-described embodiment, the case where an aqueous solution of hydrogen chloride or hydrochloric acid is used as the raw material chlorine ion-containing solution is exemplified, but the solution is not limited to hydrochloric acid, and is a solution of sodium chloride, potassium chloride or the like. It may be a mixture thereof, or a chlorine ion-containing solution in which one or more substances selected from the group consisting of hydrogen chloride, sodium chloride and potassium chloride may be dissolved. Moreover, although the production of hypochlorous acid water has been described, it can be generally extended to an aqueous solution containing at least free hypochlorous acid.

以上、本発明について実施形態をもって説明してきたが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、当業者が推考しうる実施態様の範囲内において、本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。 Although the present invention has been described above with embodiments, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and as long as the present invention exerts its actions and effects within the range of embodiments that can be inferred by those skilled in the art. , Is included in the scope of the present invention.

1…原料タンク、2…原料供給管、3…原料溶液供給ポンプ、4…冷却水、5…給水配管、6…給水ポンプ、20…内槽、24…電極、26…個別電解液排出口、28…開口、29…給電端子、30…原料供給口、31…単位セル、32…外槽、33…原水供給口、34…原水、35…取出口、36…微酸性次亜塩素酸水、37…冷却水供給口、39…外槽蓋部、40…二重殻構造電解槽、41…電源装置、42…電流計測部、43…制御装置、50…製造装置、60…電解槽ユニット 1 ... raw material tank, 2 ... raw material supply pipe, 3 ... raw material solution supply pump, 4 ... cooling water, 5 ... water supply pipe, 6 ... water supply pump, 20 ... inner tank, 24 ... electrode, 26 ... individual electrolyte discharge port, 28 ... opening, 29 ... power supply terminal, 30 ... raw material supply port, 31 ... unit cell, 32 ... outer tank, 33 ... raw water supply port, 34 ... raw water, 35 ... outlet, 36 ... slightly acidic hypochlorous acid water, 37 ... Cooling water supply port, 39 ... Outer tank lid, 40 ... Double shell structure electrolytic tank, 41 ... Power supply device, 42 ... Current measurement unit, 43 ... Control device, 50 ... Manufacturing device, 60 ... Electrolyzer tank unit

特開2019-198820号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2019-198820

Claims (12)

電解槽と、
前記電解槽内に設けられた複数の電極と、
前記電解槽内でそれぞれ電極間に形成される1以上の単位セルと、
前記電解槽に原料溶液を供給する溶液供給路と、
前記原料溶液とは独立して、前記1以上の単位セル各々に冷却水を供給する給水路と、
前記1以上の単位セルから、前記原料溶液の電解により生成された電解液を排出する排出口と、
前記複数の電極間に電流を流す電源装置と、
を備える、水溶液の製造装置。
With an electrolytic cell
With a plurality of electrodes provided in the electrolytic cell,
One or more unit cells formed between the electrodes in the electrolytic cell, and
A solution supply path for supplying the raw material solution to the electrolytic cell and
A water supply channel that supplies cooling water to each of the one or more unit cells independently of the raw material solution.
A discharge port for discharging the electrolytic solution generated by electrolysis of the raw material solution from the one or more unit cells.
A power supply device that allows current to flow between the plurality of electrodes,
A device for producing an aqueous solution.
前記溶液供給路に接続される溶液供給ポンプと、
前記給水路に接続され、前記溶液供給ポンプとは非同期で動作する給水ポンプと
をさらに備える、請求項1に記載の製造装置。
A solution supply pump connected to the solution supply path and
The manufacturing apparatus according to claim 1, further comprising a water supply pump connected to the water supply channel and operating asynchronously with the solution supply pump.
前記給水ポンプは、前記冷却水を間欠的にまたは連続・定量で供給することを特徴とし、前記製造装置は、
前記電源装置による電流の測定値に基づいて前記溶液供給ポンプの動作を制御する制御装置
をさらに備える、請求項2に記載の製造装置。
The water supply pump is characterized in that the cooling water is supplied intermittently or continuously / quantitatively, and the manufacturing apparatus is used.
The manufacturing apparatus according to claim 2, further comprising a control device that controls the operation of the solution supply pump based on the measured value of the current by the power supply device.
前記制御装置は、電解中の期間であって、かつ、電解開始時から始まる前記電源装置による電流の測定値に基づいて前記電源装置の電圧を昇圧する段階を除く期間内に、前記給水ポンプに対し前記冷却水の供給を行うよう制御することを特徴とする、請求項3に記載の製造装置。 The control device is attached to the water supply pump during the period during electrolysis and during the period excluding the step of boosting the voltage of the power supply device based on the measured value of the current by the power supply device starting from the start of electrolysis. The manufacturing apparatus according to claim 3, wherein the cooling water is controlled to be supplied to the cooling water. 前記給水ポンプは、前記給水路を介して、単位セル当たり750秒以下の平均滞留時間となる流量で冷却水を供給することを特徴とする、請求項2~4のいずれか1項に記載の製造装置。 The method according to any one of claims 2 to 4, wherein the water supply pump supplies cooling water through the water supply channel at a flow rate having an average residence time of 750 seconds or less per unit cell. manufacturing device. 前記排出口が、前記単位セル毎に1つ設けられているか、または、
前記排出口が、前記単位セル毎に複数設けられており、かつ、前記製造装置が、前記1以上の単位セルの前記排出口からの電解液を集合させるための共通排出流路および集合された電解液を排出する共通排出口を前記電解槽にさらに備える、請求項1~5のいずれか1項に記載の製造装置。
One outlet is provided for each unit cell, or
A plurality of the discharge ports are provided for each unit cell, and the manufacturing apparatus is assembled with a common discharge flow path for collecting the electrolytic solution from the discharge port of the one or more unit cells. The manufacturing apparatus according to any one of claims 1 to 5, further comprising a common discharge port for discharging the electrolytic solution in the electrolytic cell.
前記給水路は、前記1以上の単位セル各々の入口まで前記溶液供給路と独立して前記冷却水を供給するか、または、前記1以上の単位セル各々の入口の前段まで前記溶液供給路とは独立し、かつ、前記前段で前記溶液供給路と一部流路を共通する、請求項1~6のいずれか1項に記載の製造装置。 The water supply channel supplies the cooling water independently of the solution supply path to the inlet of each of the one or more unit cells, or the solution supply channel to the front stage of the inlet of each of the one or more unit cells. The manufacturing apparatus according to any one of claims 1 to 6, which is independent and shares a part of the flow path with the solution supply path in the previous stage. 前記電解槽の外側に前記電解槽を囲むように設けられ、前記電解槽に連通し、前記電解槽から排出される前記電解液を原水で希釈するとともに、前記原水により前記電解槽を冷却する希釈槽と、
前記希釈槽から希釈水溶液を取り出すための取出口と
をさらに備える、請求項1~7のいずれか1項に記載の製造装置。
A dilution that is provided on the outside of the electrolytic cell so as to surround the electrolytic cell, communicates with the electrolytic cell, dilutes the electrolytic solution discharged from the electrolytic cell with raw water, and cools the electrolytic cell with the raw water. With a tank,
The manufacturing apparatus according to any one of claims 1 to 7, further comprising an outlet for taking out a diluted aqueous solution from the dilution tank.
電解槽と、
前記電解槽内に設けられた複数の電極と、
前記電解槽内でそれぞれ電極間に形成される1以上の単位セルと、
前記電解槽に原料溶液を供給する溶液供給路と、
前記原料溶液とは独立して、前記1以上の単位セル各々に冷却水を供給するための給水路と、
前記1以上の単位セルから、前記原料溶液の電解により生成された電解液を排出する排出口と
を備える、電解槽ユニット。
With an electrolytic cell
With a plurality of electrodes provided in the electrolytic cell,
One or more unit cells formed between the electrodes in the electrolytic cell, and
A solution supply path for supplying the raw material solution to the electrolytic cell and
A water supply channel for supplying cooling water to each of the one or more unit cells independently of the raw material solution.
An electrolytic cell unit including an discharge port for discharging an electrolytic solution generated by electrolysis of the raw material solution from the one or more unit cells.
前記給水路および前記溶液供給路は、それぞれ、互いに非同期で動作する給水ポンプおよび溶液供給ポンプに接続される、請求項9に記載の電解槽ユニット。 The electrolytic cell unit according to claim 9, wherein the water supply channel and the solution supply channel are connected to a water supply pump and a solution supply pump that operate asynchronously with each other, respectively. 溶液供給路を介して、原料溶液を、電解槽内に設けられた1以上の単位セル各々にを供給する工程と、
前記電解槽内に設けられた複数の電極間に電流を流し、各単位セルに供給される原料溶液を電解して、電解液を生成する工程と、
前記原料溶液とは独立して、前記1以上の単位セル各々に給水路を介して冷却水を供給する工程と、
前記1以上の単位セル各々から、前記電解液を排出する工程と、
排出された電解液を原水で希釈する工程と
を含む、水溶液の製造方法。
A step of supplying the raw material solution to each of one or more unit cells provided in the electrolytic cell via the solution supply path, and
A step of passing a current between a plurality of electrodes provided in the electrolytic cell and electrolyzing the raw material solution supplied to each unit cell to generate an electrolytic solution.
A step of supplying cooling water to each of the one or more unit cells via a water supply channel independently of the raw material solution.
The step of discharging the electrolytic solution from each of the one or more unit cells, and
A method for producing an aqueous solution, which comprises a step of diluting the discharged electrolyte solution with raw water.
前記冷却水を供給する工程は、
前記溶液供給路を介した原料溶液の供給を行う原料ポンプとは非同期で制御される給水ポンプで行われることを特徴とする、請求項11に記載の製造方法。
The step of supplying the cooling water is
The manufacturing method according to claim 11, wherein the water supply pump is controlled asynchronously with the raw material pump that supplies the raw material solution through the solution supply path.
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