JP3193251B2

JP3193251B2 - 電解水生成装置

Info

Publication number: JP3193251B2
Application number: JP31967694A
Authority: JP
Inventors: 則孝岡村; 徹夫森山; 栄二郎井口; 憲武隅田; 英次郎中川
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1994-12-22
Filing date: 1994-12-22
Publication date: 2001-07-30
Anticipated expiration: 2016-07-30
Also published as: JPH08173963A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、水道水等を電気分解す
ることにより、アルカリイオン水と酸性水を連続的に生
成する電解水生成装置、特に、その電解槽及び極板の構
造並びに電気回路の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の電解水生成装置として
は、例えば特開平５−１４６７８１号公報等に開示され
たものが知られている。図７〜図１１はその先行技術例
を含む複数の従来装置を例示している。図７に示した従
来例の電解水生成装置では、電解槽２の内外に液密状態
で連通するように、良導電性の電極端子１３、１４を取
り付け、各電極端子１３、１４の内側と外側とに、それ
ぞれ陰極板１１、及び陽極板１２と、図外の電気回路の
リード線２４とを接続していた。また、図８に示した従
来例も同様の構成を備えている。

【０００３】これらの従来例の場合、電極端子１３、１
４は陰極板１１及び陽極板１２の各々とは別材質の基材
からなり、それぞれ対応する電極板１１、１２を取り付
けた状態で電解槽２の外部へ突出させて電極端子として
いる。したがって、電極端子１３、１４とリード線２４
の接続が必要なことは勿論のうえ、電極板１１、１２の
構成材と電極端子１３、１４の構成材との電気的接合及
び機械的接合がともに必要となっていた。

【０００４】また、陰極板１１と電極端子１３の接合部
ａが液濡れになる、特に図７に示した陽極板１２と電極
端子１４の接合部ｂでは電気的かつ機械的な結合が保証
されない場合がある、しかし電気的、機械的結合を完全
にするためにネジ込み構造としただけではｂ部より液が
侵入して電触等、電気的トラブルを引き起こす原因とな
る。

【０００５】このため、電極端子１３、１４は電解槽２
から突出する部分において液密にする必要があるが、図
７に示すようなピン状乃至丸棒状の電極端子１３、１４
ではＯリング等を電解槽２の壁孔を通る端子部分に嵌め
込み、また、図８に示すような板状の電極端子１３、１
４ではゴムパッキンまたはシール材等を挟み込むなど、
特に複雑な液密構造を必要としていた。

【０００６】すなわち、電極板１１、１２の構成材と電
極端子１３、１４の構成材との電気的接合及び機械的接
合を施した後に、さらに電解槽２との液密構造を施す必
要がある。このため、液密加工工程が繁雑で、生産工程
が複雑化するだけでなく、信頼性の観点から見ても、長
期間の使用中におけるトラブルの重要原因の一つとなる
という問題点があった。

【０００７】さらに、上記図７あるいは図８に示すよう
な従来構造では、複数の電極板を用いた構造では、両端
最外側に位置する各電極板の電解槽壁面と接する都合２
面の端面は電解作用に全く寄与しない。したがって、有
効電解面数は、Ｎ＝ｎ−１、但し、Ｎ：有効電解面数、
ｎ：電極枚数となる。そのうえ、各電極板１４、１１は
下端が自由端となっているため、電解槽２に供給される
水道水等の原水の水流または水圧によって電極間距離が
変化し、その間に原水が流入することにより電解効率に
影響を及ぼす場合がある。

【０００８】図９及び図１０は前述の特開平５−１４６
７８１号公報に記載された改善案を示している。この先
行技術例では、陰極板１１及び陽極板１２と同質材料に
より構成された電極端子１３、１４を、これら電極板１
１、１２に一体成型することにより、構造及び組立工程
の簡略化を図っている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記先
行技術例のように電極端子１３、１４を電極の構成材料
と同質材料で構成したとしても、電極材自体がチタンと
白金という高価な貴金属を使用しているため、可能な限
り材料の有効利用を勘案する必要がある。すなわち、上
記先行技術例のように、ただ単に電極端子１３、１４を
電極の構成材料と同質材料で構成しても、図１０から明
らかなように端子部分を作り出すために、材料をカット
しなければならず、歩留まりが悪くなって材料無駄が増
大するという不都合がある。

【００１０】また、図１０に示すように、従来の電解槽
における電極板の構成手法として、電解効率を向上させ
るために、ほぼ同一寸法、形状の電極板を複数枚（通
常、３〜６枚）、並列配置する方法がよくとられてい
た。このような電極板の構成手法によると、各々の電極
端子１３、１４を液密構造としたうえで、陰極、陽極別
に電極間を電気的に接続する必要があり、必ずしも組立
工程を効果的に簡略化し得るとは言えないものであっ
た。

【００１１】ところで、使用によって電極板の表面に付
着するスケールを除去するために、逆電圧を印加して逆
電解によるクリーニングを行う方法が公知であるが、こ
の場合、陰極板は一般にステンレス鋼により構成される
ことが多いため、逆電解によりステンレス鋼が溶出する
という問題点がある。さらに、逆電解クリーニング法を
採用する場合、時期及び時間が制約されるため、複雑な
検知制御系統を必要とするという不具合もあった。

【００１２】図１１は従来の電解槽の電源装置の一例を
示している。この図において、２５は電源スイッチ、２
６は電流ヒューズ、２７は電位センサ、２８は電源トラ
ンス、２９はリレースイッチ、３０は切換整流器、３１
は平滑コンデンサであって、指示電圧値に応じてリレー
スイッチ２９によって切換整流器３０を介して電解槽２
への印加直流電圧を増加させるものである。

【００１３】このように電解に際しての電源としては、
直流電流を印加することが公知となっているが、強アル
カリ、強酸性の電解水を必要とすると、必然的に電極板
の大面積化、電源容量の増大を招く。したがって、元に
なる電源装置の大容量化、特にトランスの大型化が避け
られない傾向にある。このことは電解水生成装置におい
て、大型化、大重量化といった問題を生起することとな
り、取扱性、輸送、梱包効率等も含んだ製品コストの増
大につながる。

【００１４】本発明は、上記した各従来技術による作動
不良、電解不良、組立性等の問題点に鑑みてなされたも
ので、液密構造を簡略化するとともに、電極トラブルを
低減して信頼性を高め、また、電極材料の有効利用を図
りながら電解効率を向上させ、さらに、制御系統の簡素
化による組立性、量産性の向上と製品コストの大幅削減
を図った電解水生成装置を提供することを目的とするも
のである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の電解水生成装置
は、陰極板と陽極板とが隔壁を介して設置された電解槽
と、前記陰極板及び陽極板に接続されて該陰極板と陽極
板との間に直流電流を印加する電気回路とを具備し、前
記電解槽に供給される電解液を電解し、前記隔壁によっ
て隔てられた電解槽内の陰極板室及び陽極板室からそれ
ぞれ陰極水及び陽極水として取り出すように構成された
電解水生成装置であって、上記目的を達成するために、
前記電解槽を一対の樹脂製分割ケースを結合して構成す
る一方、前記陰極板及び陽極板の端子部をそれぞれ該陰
極板及び陽極板と同質材料により一体形成するととも
に、前記電解槽の外側に液密状態で突出する状態でそれ
ぞれ対応する樹脂製分割ケースと一体成型している。

【００１６】上記構成において、前記陰極板及び陽極板
の端子部はそれぞれ該陰極板及び陽極板の中央部より切
り起こし状に形成し、また、該端子部を含む陰極板及び
陽極板を共にチタン基材に白金メッキ、または焼成コー
ティングしてなる板材により構成することができる。さ
らに、陰極板及び陽極板をクリーニングするために、陰
極板と陽極板との間に印加する直流電流の極性を、毎回
使用時に反転させる極性切換手段を設けたものとするこ
とができる。

【００１７】また、本発明では、電解効率を向上させる
ために電極板を複数枚並列配置する構造においては、前
記陰極板及び陽極板を断面コ字形状に屈曲してなる単一
の板状部材により形成し、且つ、前記陰極板及び陽極板
の端子部を該陰極板及び陽極板の屈曲部の１箇所から同
質材料により一体に延出した構成としている。

【００１８】

【作用】上記構成によると、電解槽の外側に液密状態で
突出するとともに、陰極板及び陽極板と同質材料となさ
れた端子部を、該陰極板及び陽極板に一体形成するとと
もに、この端子部を電解槽を構成する樹脂製分割ケース
と一体成型することにより、端子が突出する電解槽部分
の液密構造を簡略且つ信頼性の高い構造とすることがで
きる。また、電極端子部を電極材料と同材で形成するに
しても、電極材料の一部より切り起こし状にプレス加工
して形成することにより、高価なチタン材と白金材料の
材料無駄を抑え、有効利用を実現することが可能とな
る。

【００１９】電極の表面に付着するスケールを除去する
ために、逆電圧を印加して逆電解によるクリーニングを
行う際、電極材料に陰極板、陽極板共にチタン基材に白
金メッキ、または焼成コーティングしてなる板材を用い
ることにより、逆電解による電極板クリーニングを毎回
の使用ごとに行わせることができる。また、逆電解クリ
ーニングに必要な複雑な検知、制御系統を必要としな
い。

【００２０】また、電解に際しての電源には、直流電流
を印加するが強アルカリ、強酸性の電解水を必要とし
て、電極板の大面積化、電気容量の増大を招いても電源
装置、特にトランスの大型化をすることなく、電解を可
能にすることができる。したがって取り扱い、輸送、梱
包問題も含めた製品コストの大幅な削減が可能になる。

【００２１】次に、電解槽における電極板の構成方法
を、陰極板及び陽極板ともに、断面コ字形状に屈曲し、
且つ、端子部を１箇所の屈曲部から延出することによ
り、構造が簡素化され、確実な液密構造を有するもので
ありながら、電解効率を向上させることが可能となる。
また、この場合、各電極は単一の板状部材で形成されて
いて、電解槽内部で既につながっているため、各電極端
子部を液密構造としたうえで陰極、陽極別に電極間を電
気的に接続しなくても済む。

【００２２】

【実施例】以下、本発明に係る電解水生成装置の実施例
を図１〜図６を参照しながら説明する。図１〜図４は電
極板端子部の液密構造、及び電極板の構造を示してい
る。これらの図において、本実施例の電解水生成装置１
は電解槽２２、該電解槽２への印加電圧を制御する電源
回路３(図５参照)により構成されている。

【００２３】電解槽２は対向端面が開放面に形成された
長方形箱状の２体の樹脂製分割ケース４、５により構成
されている。各分割ケース４、５の対向端面側周縁には
それぞれフランジ４ａ、５ａが形成されており、組立時
には、両方の分割ケース４、５の対向端面どうしを突き
合わせた状態で、該フランジ４ａ、５ａ間に額縁状のシ
ール部材６を介してビスｂまたは専用の締付金具等によ
って締結している。

【００２４】このようにしてシール部材６を挟んで液密
を保持した状態に組み立てられる電解槽２内には密閉さ
れた電解室７が形成され、この電解室７内に取り付けら
れた２枚の隔壁８により、該電解室７は左右端の陰極室
９と、中央の陽極室１０とに区割りされている。

【００２５】各隔壁８は絶縁性を有する微小多孔シート
により構成されている。なお、該隔壁８の構成材料は、
一般的にはシートに多数の微細通孔を設けた多孔シート
の他、合成樹脂繊維やガラス繊維をフェルトまたは紙状
の不織布に形成したものが使用されており、本発明にお
いても、これらの従来公知な材料を使用することができ
る。あるいはまた、樹脂製分割ケース４、５をＰＰやＡ
ＢＳ等により構成する場合、該隔壁８を該分割ケース
４、５と同時に一体成形して形成することも可能であ
る。

【００２６】前後の陰極室９にはそれぞれ陰極板１１
が、陽極室１０には陽極板１２が隔壁８との間に所定間
隔を設けて配設されている。これら陰極板１１及び陽極
板１２はチタン基材に0.1〜1.0μｍ程度の膜厚の白金メ
ッキを電気メッキするか、あるいはコーティング焼成処
理を施した単一の長方形状板状部材により構成されてい
る。

【００２７】前後の陰極板１１はいずれも分割ケース
４、５と一体成型されており、その分割ケース４、５の
内面との対向面は該分割ケース内面と密着しているため
電解に寄与していない。本実施例では、この最外側の陰
極板１１の中央部に端子部形状の切り込みを入れ、さら
に切り起こし状にプレス加工することにより端子部１３
を形成している。そして、分割ケース４、５の成型時に
所定部位にセットして一体成型することにより、この端
子部１３が電解槽２の外側に高度な液密状態で突出した
状態で、陰極板１１が装着される。

【００２８】陽極板１２は一端部を屈曲し、この屈曲先
端部を端子部１４として構成され、分割ケース５の成型
時に陰極板１１とともに所定部位にセットされて一体成
型されるのであり、陰極板１１の端子部１３と分割ケー
ス５との接合部と同様に高度な液密状態を実現してい
る。

【００２９】図４は陰極板１１及び陽極板１２を複数並
列配置する構成に対応する本実施例の構成を示してい
る。この図に示すように、本実施例では陰極板１１及び
陽極板１２を構成する板状部材を断面コ字形状に屈曲
し、隔壁８との間に所定の間隔を設けて配設している。

【００３０】さらに、端子部１３、１４を１箇所の屈曲
部から延出することにより、陰極板１１及び陽極板１２
の各々の電極端子部を１箇所のみ液密構造とするだけで
よく、陰極、陽極別に各単一電極間を電気的に接続する
必要がない。すなわち、各々の電極板１１、１２は１枚
の板状部材で形成され、電解槽２内部で既につながって
いるため、複数枚数方式の電極板のように、電気的接続
箇所を電極数に応じたものにする必要がなく、電解槽２
外部には陰極、陽極各々１箇所の端子部１１、１２を出
すだけで済む。

【００３１】図５は電源回路３の回路構成を示してい
る。この電源回路３については、直流の40〜45Ｖが必要
なため、交流電源１５より直接、ダイオード１６を通
し、半整流された直流電流を陰極板１１及び陽極板１２
に供給する。また、この直流電源は極性反転スイッチ１
７にも接続され、前記電解を毎回行うごとに電源の極性
を反転させて陰極板１１及び陽極板１２のクリーニング
を兼ねながら電解水の生成を行う。同図において、１８
は電源スイッチ、１９はヒューズ、２０は平滑コンデン
サである。

【００３２】このように電解に際して、本実施例では電
源装置によって直流電流を印加するが、従来の電源トラ
ンスを省略し、ダイオードを交流端子部０Ｖラインに直
列接続し、半波整流しただけの直流電源を投入している
ので、強アルカリ、強酸性の電解水を必要として電極板
の大面積化、電源容量の増大を招いても電源装置、特に
トランスの大型化をすることなく、さらに言えばトラン
スを使用せずに電解を可能にすることができる。したが
って、取り扱い、輸送、梱包問題も含めた製品コストの
大幅な削減が可能になる。

【００３３】図６は電解槽２を示している。この図に示
すように、水道水の導水管２１、つまり原水入口を接続
した電解槽２内には、単一の板状部材からなる陰極板１
１及び陽極板１２が隔壁８を介して対向配置されてい
る。そして、隔壁８で画成されて陰極板１１を収納した
陰極室９には陰極水管２２、つまりアルカリイオン管を
接続し、また、隔壁８で画成されて陽極板１２を収納し
た陽極室１０には、陽極水管２３、つまり酸性水管を接
続している。

【００３４】次に、上記構成の電解水生成器の作用につ
いて説明すると、電解槽２の導水管２１から例えば水道
水等の原水を供給することにより、陰極室９及び陽極室
１０に水が充満されると同時に、流体センサ（図示せ
ず）の働きにより、陰極板１１及び陽極板１２へ直流電
流が供給される。なお、流体センサとしては流路の途中
に介装する圧力スイッチあるいは光センサーを応用した
ものが考えられる。

【００３５】これによって電解槽２の導水管２１から流
入する水道水を、陰極室９ではアルカリ性水、陽極室１
０では酸性水に連続的に電解処理し、それぞれ陰極水管
２２、陽極水管２３から吐出される。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によるとき
は、電解槽を一対の樹脂製分割ケースを結合して構成す
る一方、前記陰極板及び陽極板の端子部をそれぞれ該陰
極板及び陽極板と同質材料により一体形成するととも
に、前記電解槽の外側に液密状態で突出する状態でそれ
ぞれ対応する樹脂製分割ケースと一体成型しているの
で、簡素化された確実な液密構造を有する電解水生成装
置を提供することができる。

【００３７】端子部を電極材料と同材で形成するにして
も、請求項２のように、陰極板及び陽極板の端子部をそ
れぞれ該陰極板及び陽極板の中央部より切り起こし状に
形成すれば、高価なチタン材と白金材料の無駄をなく
し、有効に活用することができる。すなわち、従来のよ
うに端子部を単に同材で形成するよりも材料無駄を省く
ことができる。

【００３８】請求項３のように、端子部を含む陰極板及
び陽極板を共にチタン基材に白金メッキ、または焼成コ
ーティングしてなる板材により構成する一方、陰極板と
陽極板との間に印加する直流電流の極性を、毎回使用時
に反転させる極性切換手段を設けるようにすれば、電極
の表面に付着するスケールを除去するために、逆電圧を
印加して逆電解によるクリーニングを行う際、従来のス
テンレス鋼製の電極板とは異なり、逆電解によるクロム
等の溶出がなく、逆電解による電極板クリーニングを毎
回の使用ごとに行わせることができる。さらに、逆電解
クリーニングに必要な複雑な検知、制御系統を必要とし
ない利点がある。

【００３９】複数枚の電極板を並列配置するような場
合、請求項４のように、陰極板及び陽極板を断面コ字形
状に屈曲してなる単一の板状部材により形成し、且つ、
前記陰極板及び陽極板の端子部を該陰極板及び陽極板の
屈曲部の１箇所から同質材料により一体に延出すれば、
構造が簡素化され、確実な液密構造を有するものであり
ながら電解効率を向上させることができる。

【００４０】また、この場合、各々の電極端子部を液密
構造としたうえで、陰極、陽極別に電極間を電気的に接
続する必要がない。すなわち、各々の電極は一枚の板状
部材で形成されているため、電解槽内部で既につながっ
ているためであり、これにより複数枚数からなる電極板
の電気的接続箇所を、低減させ電解槽２外部には陰極、
陽極各々一か所の端子部を出すだけで済むことになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例における電解槽構造を示す分
解斜視図。

【図２】その組立状態を示す一部切欠斜視図。

【図３】その縦断面図。

【図４】別構成の電解槽構造を示す分解斜視図。

【図５】電源回路を示す電気回路図。

【図６】電解槽の作用を説明するための模式図。

【図７】従来例の電解槽構造を示す斜視図。

【図８】他の従来例の電解槽構造を示す断面図。

【図９】従来の改善例における電解槽構造を示す断面
図。

【図１０】その一部を省略した斜視図。

【図１１】従来の電源回路を示す電気回路図。

【符号の説明】

１電解水生成装置２電解槽３電源回路４、５分割ケース８隔壁９陰極室１０陽極室１１陰極板１２陽極板１３、１４端子部１６ダイオード１７極性反転スイッチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者隅田憲武大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内 (72)発明者中川英次郎大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内 (56)参考文献特開平２−149395（ＪＰ，Ａ) 特開平５−146781（ＪＰ，Ａ) 特開平６−23360（ＪＰ，Ａ) 特開平３−207486（ＪＰ，Ａ) 実開昭49−142769（ＪＰ，Ｕ) 実公平３−18000（ＪＰ，Ｙ２)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】陰極板と陽極板とが隔壁を介して設置さ
れた電解槽と、前記陰極板及び陽極板に接続されて該陰
極板と陽極板との間に直流電流を印加する電気回路とを
具備し、前記電解槽に供給される電解液を電解し、前記
隔壁によって隔てられた電解槽内の陰極板室及び陽極板
室からそれぞれ陰極水及び陽極水として取り出すように
構成された電解水生成装置であって、前記電解槽を一対
の樹脂製分割ケースを結合して構成する一方、前記陰極
板及び陽極板の端子部をそれぞれ該陰極板及び陽極板と
同質材料により一体形成するとともに、前記電解槽の外
側に液密状態で突出する状態でそれぞれ対応する樹脂製
分割ケースと一体成型してなることを特徴とする電解水
生成装置。
【請求項２】陰極板と陽極板とが隔壁を介して設置さ
れた電解槽と、前記陰極板及び陽極板に接続されて該陰
極板と陽極板との間に直流電流を印加する電気回路とを
具備し、前記電解槽に供給される電解液を電解し、前記
隔壁によって隔てられた電解槽内の陰極板室及び陽極板
室からそれぞれ陰極水及び陽極水として取り出すように
構成された電解水生成装置であって、前記電解槽を一対
の樹脂製分割ケースを結合して構成する一方、前記陰極
板及び陽極板の端子部をそれぞれ該陰極板及び陽極板の
中央部より切り起こし状に形成するとともに、前記電解
槽の外側に液密状態で突出する状態でそれぞれ対応する
樹脂製分割ケースと一体成型してなることを特徴とする
電解水生成装置。
【請求項３】陰極板と陽極板とが隔壁を介して設置さ
れた電解槽と、前記陰極板及び陽極板に接続されて該陰
極板と陽極板との間に直流電流を印加する電気回路とを
具備し、前記電解槽に供給される電解液を電解し、前記
隔壁によって隔てられた電解槽内の陰極板室及び陽極板
室からそれぞれ陰極水及び陽極水として取り出すように
構成された電解水生成装置であって、前記電解槽を一対
の樹脂製分割ケースを結合して構成する一方、前記陰極
板及び陽極板の端子部をそれぞれ該陰極板及び陽極板の
中央部より切り起こし状に形成するとともに、該端子部
を含む陰極板及び陽極板を共にチタン基材に白金メッ
キ、または焼成コーティングしてなる板材により構成
し、さらに前記電解槽の外側に液密状態で突出する状態
でそれぞれ対応する樹脂製分割ケースと一体成型してな
る一方、前記陰極板及び陽極板をクリーニングするため
に、陰極板と陽極板との間に印加する直流電流の極性
を、毎回使用時に反転させる極性切換手段を設けたこと
を特徴とする電解水生成装置。
【請求項４】陰極板と陽極板とが隔壁を介して設置さ
れた電解槽と、前記陰極板及び陽極板に接続されて該陰
極板と陽極板との間に直流電流を印加する電気回路とを
具備し、前記電解槽に供給される電解液を電解し、前記
隔壁によって隔てられた電解槽内の陰極板室及び陽極板
室からそれぞれ陰極水及び陽極水として取り出すように
構成された電解水生成装置であって、前記電解槽を一対
の樹脂製分割ケースを結合して構成する一方、前記陰極
板及び陽極板を断面コ字形状に屈曲してなる単一の板状
部材により形成し、且つ、前記陰極板及び陽極板の端子
部を該陰極板及び陽極板の屈曲部の１箇所から同質材料
により一体に延出するとともに、前記電解槽の外側に液
密状態で突出する状態でそれぞれ対応する樹脂製分割ケ
ースと一体成型してなることを特徴とする電解水生成装
置。
【請求項５】前記電気回路がトランスを用いずに商用
交流電圧を直接半波整流して直流電流を形成することを
特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の電
解水生成装置。