JP3340385B2 - オゾン発生用の電解槽及びこれを用いた水処理装置 - Google Patents
オゾン発生用の電解槽及びこれを用いた水処理装置Info
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- Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、陽極板で形成した
陽極と陰極板で形成した陰極との間に固体高分子電解質
膜を介在させて水を電気分解することによってオゾンを
発生させる電解槽、及び、この電解槽を用いたオゾン発
生装置で得られたオゾンと被処理水とを接触させて濾過
装置で濾過する水処理装置に関し、特に電解槽の冷却技
術に関する。
陽極と陰極板で形成した陰極との間に固体高分子電解質
膜を介在させて水を電気分解することによってオゾンを
発生させる電解槽、及び、この電解槽を用いたオゾン発
生装置で得られたオゾンと被処理水とを接触させて濾過
装置で濾過する水処理装置に関し、特に電解槽の冷却技
術に関する。
【０００２】
【従来の技術】通常の酸素・水素発生装置では、冷却の
必要がないため、従来から冷却手段は設けられていなか
った。ところが、オゾンを発生させるときには、陽極に
おいてオゾンが酸素と競合して発生するため、発熱によ
って作動温度が上昇する。この作動温度がある程度以上
高くなると、オゾンの発生効率、従ってオゾン発生量が
大きく低下する。
必要がないため、従来から冷却手段は設けられていなか
った。ところが、オゾンを発生させるときには、陽極に
おいてオゾンが酸素と競合して発生するため、発熱によ
って作動温度が上昇する。この作動温度がある程度以上
高くなると、オゾンの発生効率、従ってオゾン発生量が
大きく低下する。
【０００３】図４に電解槽でオゾンを発生させるときの
電解温度とオゾン濃度との関係を示す如く、３５℃から
最大４０℃程度までの温度では、オゾン濃度を最大又は
それから少し低下した値に維持することができる。しか
し、作動温度としての陽極水の温度が４５℃〜５０℃に
もなると、酸素の発生割合が大きくなってオゾンの発生
量が低下し、オゾン濃度の大幅な低下を招く。又、この
状態では電流効率も低下する。従って、オゾンを発生さ
せる電解槽では冷却が重要になる。
電解温度とオゾン濃度との関係を示す如く、３５℃から
最大４０℃程度までの温度では、オゾン濃度を最大又は
それから少し低下した値に維持することができる。しか
し、作動温度としての陽極水の温度が４５℃〜５０℃に
もなると、酸素の発生割合が大きくなってオゾンの発生
量が低下し、オゾン濃度の大幅な低下を招く。又、この
状態では電流効率も低下する。従って、オゾンを発生さ
せる電解槽では冷却が重要になる。
【０００４】電解槽の冷却方法としては、例えば、陽極
室と気液分離タンクとの間で陽極液を循環させているこ
とを利用し、循環液の戻り側に熱交換器を介在させて陽
極液を冷却する方法が従来から行われている。しかしな
がら、このような方法では、エアーリフト作用によって
循環される水の循環量が少量であるため、電解槽の入口
では冷却されてある程度低温になっている循環水が、反
応界面において大きく温度上昇するため、反応界面部分
を十分冷却し電解効率を最高にすることができない。
室と気液分離タンクとの間で陽極液を循環させているこ
とを利用し、循環液の戻り側に熱交換器を介在させて陽
極液を冷却する方法が従来から行われている。しかしな
がら、このような方法では、エアーリフト作用によって
循環される水の循環量が少量であるため、電解槽の入口
では冷却されてある程度低温になっている循環水が、反
応界面において大きく温度上昇するため、反応界面部分
を十分冷却し電解効率を最高にすることができない。
【０００５】なお、単極式の電解槽では、陽極板の外面
にペルチェ素子を装着し、高温になるペルチェ素子の外
面側をブロアで冷却しつつ、低温になる接触面側で陽極
板を冷却するようにした装置も紹介されている（実開平
６−７２６９５号公報参照）。しかしながら、このよう
な冷却装置は、複極式の電解槽の中間部分に適用すると
こはできない。
にペルチェ素子を装着し、高温になるペルチェ素子の外
面側をブロアで冷却しつつ、低温になる接触面側で陽極
板を冷却するようにした装置も紹介されている（実開平
６−７２６９５号公報参照）。しかしながら、このよう
な冷却装置は、複極式の電解槽の中間部分に適用すると
こはできない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は従来技術に於
ける上記問題を解決し、複極式の装置にも適用でき、反
応界面の温度上昇を抑制して効率良くオゾンを発生させ
る電解槽及びこのような電解槽を備えた水処理装置を提
供することを課題とする。
ける上記問題を解決し、複極式の装置にも適用でき、反
応界面の温度上昇を抑制して効率良くオゾンを発生させ
る電解槽及びこのような電解槽を備えた水処理装置を提
供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、請求項１の発明は、円盤状の陽極板で形成
した陽極と円盤状の陰極板で形成した陰極との間に固体
高分子電解質膜を介在させて水を電気分解することによ
ってオゾンを発生させる単位電解槽が両端の側板によっ
て複数台結合された複極式の電解槽において、前記陽極
板又は前記陰極板の外面のうちの前記陰極板の外面と前
記両端の側板のうちの前記陽極板の外面に接触する方の
前記側板の面とに水冷却を可能にする冷却部を設け、前
記円盤状の外径側に設けた環状部分の内側に一定の幅だ
け前記陰極板の外面及び前記側板の面から凹んだ円盤形
状の空間部分として前記冷却部を形成し、前記環状部分
に明けられた冷却水の入口通路及び出口通路であって前
記空間部分の中心から互いにほぼ対称方向に放射状に形
成された入口通路及び出口通路と、前記空間部分に前記
幅の全体にわたって設けられ前記入口通路及び前記出口
通路と対向する部分が開いていて前記環状部分の内側端
から間隔を明けて配設され冷却水の流れを案内する案内
部材と、を設けたことを特徴とする。
するために、請求項１の発明は、円盤状の陽極板で形成
した陽極と円盤状の陰極板で形成した陰極との間に固体
高分子電解質膜を介在させて水を電気分解することによ
ってオゾンを発生させる単位電解槽が両端の側板によっ
て複数台結合された複極式の電解槽において、前記陽極
板又は前記陰極板の外面のうちの前記陰極板の外面と前
記両端の側板のうちの前記陽極板の外面に接触する方の
前記側板の面とに水冷却を可能にする冷却部を設け、前
記円盤状の外径側に設けた環状部分の内側に一定の幅だ
け前記陰極板の外面及び前記側板の面から凹んだ円盤形
状の空間部分として前記冷却部を形成し、前記環状部分
に明けられた冷却水の入口通路及び出口通路であって前
記空間部分の中心から互いにほぼ対称方向に放射状に形
成された入口通路及び出口通路と、前記空間部分に前記
幅の全体にわたって設けられ前記入口通路及び前記出口
通路と対向する部分が開いていて前記環状部分の内側端
から間隔を明けて配設され冷却水の流れを案内する案内
部材と、を設けたことを特徴とする。
【０００８】請求項２の発明は、オゾン発生装置で得ら
れたオゾンと被処理水とを接触させて濾過装置で濾過す
る水処理装置において、前記濾過装置で濾過した水を前
記冷却部に導く冷却水供給系と、前記冷却部から出た水
を前記濾過装置に戻す冷却水戻し系と、前記オゾン発生
装置から発生したオゾンを吸入して供給する水エゼクタ
と、該水エゼクタに駆動水を供給するポンプとを有し、
前記オゾン発生装置は、円盤状の陽極板で形成した陽極
と円盤状の陰極板で形成した陰極との間に固体高分子電
解質膜を介在させて水を電気分解することによってオゾ
ンを発生させる単位電解槽が両端の側板によって複数台
結合された複極式の電解槽であって、前記陽極板又は前
記陰極板の外面のうちの前記陰極板の外面と前記両端の
側板のうちの前記陽極板の外面に接触する方の前記側板
の面とに水冷却を可能にする冷却部を設け、前記円盤状
の外径側に設けた環状部分の内側に一定の幅だけ前記陰
極板の外面及び前記側板の面から凹んだ円盤形状の空間
部分として前記冷却部を形成し、前記環状部分に明けら
れた冷却水の入口通路及び出口通路であって前記空間部
分の中心から互いにほぼ対称方向に放射状に形成された
入口通路及び出口通路と、前記空間部分に前記幅の全体
にわたって設けられ前記入口通路及び前記出口通路と対
向する部分が開いていて前記環状部分の内側端から間隔
を明けて配設され冷却水の流れを案内する案内部材と、
を設けた電解槽を有し、前記冷却水供給系は前記濾過装
置からバイパスさせた濾過循環水が供給される前記ポン
プ及び該ポンプの吐出側から分岐して前記冷却部に到る
供給側分岐系を含むように構成され、前記冷却水戻し系
は前記ポンプ及び前記冷却部から前記ポンプの吸入側に
到る戻し側分岐系を含むように構成されていることを特
徴とする。
れたオゾンと被処理水とを接触させて濾過装置で濾過す
る水処理装置において、前記濾過装置で濾過した水を前
記冷却部に導く冷却水供給系と、前記冷却部から出た水
を前記濾過装置に戻す冷却水戻し系と、前記オゾン発生
装置から発生したオゾンを吸入して供給する水エゼクタ
と、該水エゼクタに駆動水を供給するポンプとを有し、
前記オゾン発生装置は、円盤状の陽極板で形成した陽極
と円盤状の陰極板で形成した陰極との間に固体高分子電
解質膜を介在させて水を電気分解することによってオゾ
ンを発生させる単位電解槽が両端の側板によって複数台
結合された複極式の電解槽であって、前記陽極板又は前
記陰極板の外面のうちの前記陰極板の外面と前記両端の
側板のうちの前記陽極板の外面に接触する方の前記側板
の面とに水冷却を可能にする冷却部を設け、前記円盤状
の外径側に設けた環状部分の内側に一定の幅だけ前記陰
極板の外面及び前記側板の面から凹んだ円盤形状の空間
部分として前記冷却部を形成し、前記環状部分に明けら
れた冷却水の入口通路及び出口通路であって前記空間部
分の中心から互いにほぼ対称方向に放射状に形成された
入口通路及び出口通路と、前記空間部分に前記幅の全体
にわたって設けられ前記入口通路及び前記出口通路と対
向する部分が開いていて前記環状部分の内側端から間隔
を明けて配設され冷却水の流れを案内する案内部材と、
を設けた電解槽を有し、前記冷却水供給系は前記濾過装
置からバイパスさせた濾過循環水が供給される前記ポン
プ及び該ポンプの吐出側から分岐して前記冷却部に到る
供給側分岐系を含むように構成され、前記冷却水戻し系
は前記ポンプ及び前記冷却部から前記ポンプの吸入側に
到る戻し側分岐系を含むように構成されていることを特
徴とする。
【０００９】
【００１０】
【００１１】
【００１２】
【発明の実施の形態】図１は本発明を適用した電解槽の
構造例及びこれを装備した水処理装置の一部分の構成例
を示す。電解槽１は、陽極板１１で形成した陽極１２と
陰極板１３で形成した陰極１４との間に固体高分子電解
質膜１５を介在させて水を電気分解することによってオ
ゾンを発生させる装置であり、水冷却を可能にする冷却
部としての冷却室１６を有する。符号１２ａ並びに１４
ａはそれぞれ、オゾン、酸素及び循環水の出口並びに水
素出口である。
構造例及びこれを装備した水処理装置の一部分の構成例
を示す。電解槽１は、陽極板１１で形成した陽極１２と
陰極板１３で形成した陰極１４との間に固体高分子電解
質膜１５を介在させて水を電気分解することによってオ
ゾンを発生させる装置であり、水冷却を可能にする冷却
部としての冷却室１６を有する。符号１２ａ並びに１４
ａはそれぞれ、オゾン、酸素及び循環水の出口並びに水
素出口である。
【００１３】冷却室１６は、陽極板１１又は陰極板１３
のうちの少なくとも何れかの一方の板の外面に設けられ
るが、本例では電解槽１が単位電解槽の結合された２極
式になっていて、図において左右両端の陰極板１３−１
及び陽極板１１−１の外面並びに中央の陽極板１１−２
及び陰極板１３−２の外面であってこれらの間の部分の
３位置に１６−１、１６−２、１６−３として設けられ
ている。両端の冷却室１６−１及び１６−２は、両端の
極板と両端の側板１７とによって形成されている。右端
側の右側板１７−１は陰極板１３と同様の構造である。
なお、図１では冷却室１６の内部構造の図示を省略して
いる。符号１８はそれぞれの極板間及び側板との間をシ
ールするパッキンである。
のうちの少なくとも何れかの一方の板の外面に設けられ
るが、本例では電解槽１が単位電解槽の結合された２極
式になっていて、図において左右両端の陰極板１３−１
及び陽極板１１−１の外面並びに中央の陽極板１１−２
及び陰極板１３−２の外面であってこれらの間の部分の
３位置に１６−１、１６−２、１６−３として設けられ
ている。両端の冷却室１６−１及び１６−２は、両端の
極板と両端の側板１７とによって形成されている。右端
側の右側板１７−１は陰極板１３と同様の構造である。
なお、図１では冷却室１６の内部構造の図示を省略して
いる。符号１８はそれぞれの極板間及び側板との間をシ
ールするパッキンである。
【００１４】本例のように中間部分に加えて両端部分に
も冷却室を設ければ、水冷却によって効率良く十分な冷
却効果を上げることができる。
も冷却室を設ければ、水冷却によって効率良く十分な冷
却効果を上げることができる。
【００１５】図２は冷却室１６を形成する陰極板１３及
び右側板１７−１の概略構造を示す。両板は同様の構造
であるため、以下では陰極板１３について説明する。な
お、右側板１７−１には凹状の陰極室１４を形成する部
分は設けられない。但し、部品の共用性の点から両板を
同じ構造にしてもよい。
び右側板１７−１の概略構造を示す。両板は同様の構造
であるため、以下では陰極板１３について説明する。な
お、右側板１７−１には凹状の陰極室１４を形成する部
分は設けられない。但し、部品の共用性の点から両板を
同じ構造にしてもよい。
【００１６】陰極板１３は円盤状に形成されている。図
示しないが陽極板１１も同様である。冷却室１６は、外
径側の環状部分である本例では陰極板１３の外側のリン
グ部１３ａの内側に一定の幅Ｂを持つ円盤形状の空間部
分として形成されていて、リング部１３ａに明けられた
冷却水の入口通路及び出口通路としての入口管状部１６
ａ及び出口管状部１６ｂと、リング部の内側即ち内径側
端から間隔を明けて配設された案内部分としての２条の
支持ガイド１６ｃとを備えている。又これらの内側で中
心Ｃの部分には、円筒状の中心支持ガイド１６ｄが設け
られている。
示しないが陽極板１１も同様である。冷却室１６は、外
径側の環状部分である本例では陰極板１３の外側のリン
グ部１３ａの内側に一定の幅Ｂを持つ円盤形状の空間部
分として形成されていて、リング部１３ａに明けられた
冷却水の入口通路及び出口通路としての入口管状部１６
ａ及び出口管状部１６ｂと、リング部の内側即ち内径側
端から間隔を明けて配設された案内部分としての２条の
支持ガイド１６ｃとを備えている。又これらの内側で中
心Ｃの部分には、円筒状の中心支持ガイド１６ｄが設け
られている。
【００１７】入口及び出口管状部１６ａ、１６ｂは、空
間部分の中心Ｃから互いにほぼ対称方向に放射状即ち本
例では直径方向に上下に形成されている。２条の支持ガ
イド１６ｃは、出入口管状部１６ａ、１６ｂと対向する
部分で間隔が開いていると共に、幅Ｂの全体にわたって
設けられていて、冷却水を前記間隔の内外に矢印で示す
ように分流し案内するように本例では円弧状になってい
る。又、電解槽１の全体を締め付けたときに冷却室１６
をの形状を維持する機能も有する。なお、支持ガイド１
６ｃの形状は、くの字状又は多角形状など、冷却水を適
当に案内できる形状であればよい。中心支持ガイド１６
ｄは締め付け外力に対して中心間隔を保持する。角形等
であってもよい。このような構造によれば、支持ガイド
１６ｃは、内部の電解反応部を効率良く冷却するように
冷却水を陰極板１３の全面にわたって均一的に流すと共
に、図示しない結合ボルトで電解槽を締め付けたときに
その形状を保持するとという二重の作用をなす。
間部分の中心Ｃから互いにほぼ対称方向に放射状即ち本
例では直径方向に上下に形成されている。２条の支持ガ
イド１６ｃは、出入口管状部１６ａ、１６ｂと対向する
部分で間隔が開いていると共に、幅Ｂの全体にわたって
設けられていて、冷却水を前記間隔の内外に矢印で示す
ように分流し案内するように本例では円弧状になってい
る。又、電解槽１の全体を締め付けたときに冷却室１６
をの形状を維持する機能も有する。なお、支持ガイド１
６ｃの形状は、くの字状又は多角形状など、冷却水を適
当に案内できる形状であればよい。中心支持ガイド１６
ｄは締め付け外力に対して中心間隔を保持する。角形等
であってもよい。このような構造によれば、支持ガイド
１６ｃは、内部の電解反応部を効率良く冷却するように
冷却水を陰極板１３の全面にわたって均一的に流すと共
に、図示しない結合ボルトで電解槽を締め付けたときに
その形状を保持するとという二重の作用をなす。
【００１８】以上のような電解槽１はオゾン発生装置２
を構成する。即ち、電解槽１の陽極１２から発生したオ
ゾン及び酸素を取り出すと共に原料水を循環させる出口
管２１、気液分離タンク２２、循環水の戻り管２３等が
設けられる。オゾンガスは気液分離タンク２２の頂部の
出口管２４から取り出される。なお、図示していない
が、気液分離タンク２２にはイオン交換式純水器等を経
由して原料水が補給される。
を構成する。即ち、電解槽１の陽極１２から発生したオ
ゾン及び酸素を取り出すと共に原料水を循環させる出口
管２１、気液分離タンク２２、循環水の戻り管２３等が
設けられる。オゾンガスは気液分離タンク２２の頂部の
出口管２４から取り出される。なお、図示していない
が、気液分離タンク２２にはイオン交換式純水器等を経
由して原料水が補給される。
【００１９】このようなオゾン発生装置２は、これから
発生したオゾンと被処理水とを接触させて濾過装置で濾
過する水処理装置３に利用される。水処理装置３は、例
えばプール水を循環濾過する装置であり、通常の構成と
して、砂濾過部３１ａを備えた濾過装置としての濾過器
３１、オゾンを水に溶解させて供給するためのオゾン溶
解槽３２、気液分離タンク２２からオゾンを吸入して駆
動水と共に送り出す水エゼクタ３３、その駆動水を供給
するポンプ３４、オゾン水供給系３５等を有する。そし
て本例では、本発明を適用した冷却水供給系３６及び冷
却水戻し系３７が設けられている。
発生したオゾンと被処理水とを接触させて濾過装置で濾
過する水処理装置３に利用される。水処理装置３は、例
えばプール水を循環濾過する装置であり、通常の構成と
して、砂濾過部３１ａを備えた濾過装置としての濾過器
３１、オゾンを水に溶解させて供給するためのオゾン溶
解槽３２、気液分離タンク２２からオゾンを吸入して駆
動水と共に送り出す水エゼクタ３３、その駆動水を供給
するポンプ３４、オゾン水供給系３５等を有する。そし
て本例では、本発明を適用した冷却水供給系３６及び冷
却水戻し系３７が設けられている。
【００２０】上記のようなオゾン水供給系３５におい
て、冷却水供給系３６は、濾過器３１で濾過された水を
電解槽の冷却室１６に導くが、本例ではポンプ３４及び
その吐出側から分岐して冷却室１６に到る供給側分岐系
３６ａを含むように構成されている。又冷却水戻し系３
７は、冷却室１６から出た水を濾過器３１に戻すが、本
例ではポンプ３６及び冷却室１６からポンプ３６の吸入
側に到る戻し側分岐系３７ａを含むように構成されてい
る。このように構成すれば、水処理装置のオゾン水製造
系統のポンプを電解槽の冷却水供給用として使用できる
ので、独立の冷却水ポンプを省略して管系を簡素化する
ことができる。但し、独立の冷却水循環ポンプを設ける
ようにしてもよい。
て、冷却水供給系３６は、濾過器３１で濾過された水を
電解槽の冷却室１６に導くが、本例ではポンプ３４及び
その吐出側から分岐して冷却室１６に到る供給側分岐系
３６ａを含むように構成されている。又冷却水戻し系３
７は、冷却室１６から出た水を濾過器３１に戻すが、本
例ではポンプ３６及び冷却室１６からポンプ３６の吸入
側に到る戻し側分岐系３７ａを含むように構成されてい
る。このように構成すれば、水処理装置のオゾン水製造
系統のポンプを電解槽の冷却水供給用として使用できる
ので、独立の冷却水ポンプを省略して管系を簡素化する
ことができる。但し、独立の冷却水循環ポンプを設ける
ようにしてもよい。
【００２１】以上のような電解槽及びこれを含むオゾン
発生装置並びに水処理装置は次のように使用される。図
示しないが、プールの底の水やオーバーフロー水が取水
されて循環水ポンプによって濾過器３１に送られ、濾過
されて再びプールに戻される。この水の温度は通常２８
℃程度である。濾過器３１には、殺菌と濾過性能向上の
ために１０〜１５％の高濃度オゾン水が導入される。即
ち、電解槽１の陽極１２から発生したオゾン及び酸素並
びに循環される原料水が気液分離タンク２２内に入って
それぞれが分離され、オゾンは水エゼクタ３３で吸引さ
れ、駆動水と共にオゾン溶解槽３２に入って高濃度で水
中に溶解し、このオゾン水が水位差やタンク内圧によっ
て濾過器３１に注入される。なお、ポンプ３４が運転さ
れていて、水エゼクタ３３には濾過器３１からバイパス
させた濾過循環水が駆動水として供給される。
発生装置並びに水処理装置は次のように使用される。図
示しないが、プールの底の水やオーバーフロー水が取水
されて循環水ポンプによって濾過器３１に送られ、濾過
されて再びプールに戻される。この水の温度は通常２８
℃程度である。濾過器３１には、殺菌と濾過性能向上の
ために１０〜１５％の高濃度オゾン水が導入される。即
ち、電解槽１の陽極１２から発生したオゾン及び酸素並
びに循環される原料水が気液分離タンク２２内に入って
それぞれが分離され、オゾンは水エゼクタ３３で吸引さ
れ、駆動水と共にオゾン溶解槽３２に入って高濃度で水
中に溶解し、このオゾン水が水位差やタンク内圧によっ
て濾過器３１に注入される。なお、ポンプ３４が運転さ
れていて、水エゼクタ３３には濾過器３１からバイパス
させた濾過循環水が駆動水として供給される。
【００２２】図３は電解槽１の冷却系の状態を示す。電
解槽１では、上記の如くオゾンを発生させるために、オ
ゾンの電解合成反応が起こって反応界面を中心として発
熱する。そのため、ポンプ３４の水の一部分が供給側分
岐系３６ａに流され、冷却室１６内を通過して戻し側分
岐系３７ａからポンプ３４の吸入側に戻される。このと
きの電解槽まわりの温度状態は図示のようになる。
解槽１では、上記の如くオゾンを発生させるために、オ
ゾンの電解合成反応が起こって反応界面を中心として発
熱する。そのため、ポンプ３４の水の一部分が供給側分
岐系３６ａに流され、冷却室１６内を通過して戻し側分
岐系３７ａからポンプ３４の吸入側に戻される。このと
きの電解槽まわりの温度状態は図示のようになる。
【００２３】即ち、ポンプ３４の吸入側には濾過器３１
の温度２８℃程度のバイパス水が流入しているので、こ
の水の５％程度の水量が電解槽１の冷却室１６に流れる
ようにすれば、例えば、冷却水は冷却室に２８．２℃で
入り、電解反応部を冷却することによって温度上昇し、
冷却室の出口では３２℃になり、２８℃のバイパス水と
合流して２８．２℃になってポンプ３４から送り出さ
れ、その一部分が再び冷却室に送られると共に残部が水
エゼクタ３３に供給される。これにより、電解反応部は
３５℃程度までの温度に維持される。その結果、電解効
率は１８％になり、図４に示す如くオゾンガス濃度を２
４０g/Nm3 という最高値にすることができる。
の温度２８℃程度のバイパス水が流入しているので、こ
の水の５％程度の水量が電解槽１の冷却室１６に流れる
ようにすれば、例えば、冷却水は冷却室に２８．２℃で
入り、電解反応部を冷却することによって温度上昇し、
冷却室の出口では３２℃になり、２８℃のバイパス水と
合流して２８．２℃になってポンプ３４から送り出さ
れ、その一部分が再び冷却室に送られると共に残部が水
エゼクタ３３に供給される。これにより、電解反応部は
３５℃程度までの温度に維持される。その結果、電解効
率は１８％になり、図４に示す如くオゾンガス濃度を２
４０g/Nm3 という最高値にすることができる。
【００２４】そしてこの場合、冷却室１６に流される水
は濾過器３１で濾過された水であるから、汚れやゴミを
含まないと共に、通常０．０１〜０．０５ｐｐｍ程度の
微量の残留オゾンを含んでいて、細菌やスライムの発生
を防止する効果を有する。その結果、水道水の使用によ
る冷却水コストが不要になると共に、冷却系の汚れや詰
まりをなくし保守の容易化を図ることができる。例え
ば、オゾン発生量が１００ｇ／ｈの装置では、年間で約
４０００ｍ3 の水道水を節約できる。
は濾過器３１で濾過された水であるから、汚れやゴミを
含まないと共に、通常０．０１〜０．０５ｐｐｍ程度の
微量の残留オゾンを含んでいて、細菌やスライムの発生
を防止する効果を有する。その結果、水道水の使用によ
る冷却水コストが不要になると共に、冷却系の汚れや詰
まりをなくし保守の容易化を図ることができる。例え
ば、オゾン発生量が１００ｇ／ｈの装置では、年間で約
４０００ｍ3 の水道水を節約できる。
【００２５】なお、従来技術の冷却方法の場合には、図
５に示す如く、冷却器４によって循環する原料水を４２
℃から３５℃まで冷却したとしても、電解槽１´の電解
反応部を冷却しないためにその部分の温度が４２℃程度
まで上昇し、電流効率は１３％、オゾンガス濃度は１８
０g/Nm3 程度になり、本発明の水冷却方式に場合に較べ
てそれらの値はかなり低下する。
５に示す如く、冷却器４によって循環する原料水を４２
℃から３５℃まで冷却したとしても、電解槽１´の電解
反応部を冷却しないためにその部分の温度が４２℃程度
まで上昇し、電流効率は１３％、オゾンガス濃度は１８
０g/Nm3 程度になり、本発明の水冷却方式に場合に較べ
てそれらの値はかなり低下する。
【００２６】
【発明の効果】以上の如く本発明によれば、請求項１の
発明においては、電解槽を構成する陽極板又は陰極板の
うちの陰極板の外面及び両端の側板のうちの陽極板の外
面に接触する方の側板の面に水冷却を可能にする冷却部
を設けるので、この部分に必要な量の冷却水を流し、目
的とする冷却作用をさせることができる。その結果、電
解合成反応の起こっている所を確実に且つ効率良く冷却
することができる。そして、電解合成反応における電流
効率及び発生するオゾン濃度を最大にすることができ
る。
発明においては、電解槽を構成する陽極板又は陰極板の
うちの陰極板の外面及び両端の側板のうちの陽極板の外
面に接触する方の側板の面に水冷却を可能にする冷却部
を設けるので、この部分に必要な量の冷却水を流し、目
的とする冷却作用をさせることができる。その結果、電
解合成反応の起こっている所を確実に且つ効率良く冷却
することができる。そして、電解合成反応における電流
効率及び発生するオゾン濃度を最大にすることができ
る。
【００２７】又、冷却部を外径側の環状部分の内側に一
定の幅だけ外面から凹んだ円盤形状の空間部分として形
成し、環状部分に明けられた冷却水の入口通路及び出口
通路を空洞部分の中心から互いにほぼ対称方向に放射状
に形成し、これらの通路と間隔を明けて対向する部分が
開いた状態で冷却水の流れを案内するように案内部材を
配設するので、冷却水を入口通路から空間部分に導入
し、これを案内部材の間隔の開いた部分の内外に分流
し、これらの流れを案内部材で案内しつつ出口通路に到
る所で合流させ、出口通路から排出することができる。
その結果、陰極板を介して、その全面から電解反応部分
の発熱を吸収し、この部分を効率良く冷却することがで
きる。
定の幅だけ外面から凹んだ円盤形状の空間部分として形
成し、環状部分に明けられた冷却水の入口通路及び出口
通路を空洞部分の中心から互いにほぼ対称方向に放射状
に形成し、これらの通路と間隔を明けて対向する部分が
開いた状態で冷却水の流れを案内するように案内部材を
配設するので、冷却水を入口通路から空間部分に導入
し、これを案内部材の間隔の開いた部分の内外に分流
し、これらの流れを案内部材で案内しつつ出口通路に到
る所で合流させ、出口通路から排出することができる。
その結果、陰極板を介して、その全面から電解反応部分
の発熱を吸収し、この部分を効率良く冷却することがで
きる。
【００２８】そして、以上のような電解槽及びこれを含
む水処理装置が、単位電解槽の複数台結合された複極式
電解槽に適用されるので、以上の効果に加えて、結合さ
れた単位電解槽の間に設けられた冷却部により、一層効
果的な水冷却をすることができる。又、通常設けられる
結合ボルトで電解槽を締め付けたときに案内部材が電解
槽の形状を保持するという二重の作用をなす。
む水処理装置が、単位電解槽の複数台結合された複極式
電解槽に適用されるので、以上の効果に加えて、結合さ
れた単位電解槽の間に設けられた冷却部により、一層効
果的な水冷却をすることができる。又、通常設けられる
結合ボルトで電解槽を締め付けたときに案内部材が電解
槽の形状を保持するという二重の作用をなす。
【００２９】請求項２の発明においては、オゾン発生装
置で得られたオゾンと被処理水とを接触させて濾過装置
で濾過する水処理装置において、オゾン発生装置の電解
槽を請求項１の発明のように水冷却可能なものにし、そ
の冷却用に、濾過装置で濾過した水を冷却部に導く冷却
水供給系と冷却部から出た水を濾過装置に戻す冷却水戻
し系とを設けるので、水道水を使用する場合に必要にな
る冷却水のコストをほぼ０にすることができる。そして
この場合、濾過装置で濾過された水が汚れやゴミを含ま
ないと共に、オゾン処理の併用によって濾過水中に微量
のオゾンが残留しているため、細菌やスライムの発生も
防止されているので、冷却部が汚れたり詰まることがな
い。その結果、冷却系の保守も容易になる。
置で得られたオゾンと被処理水とを接触させて濾過装置
で濾過する水処理装置において、オゾン発生装置の電解
槽を請求項１の発明のように水冷却可能なものにし、そ
の冷却用に、濾過装置で濾過した水を冷却部に導く冷却
水供給系と冷却部から出た水を濾過装置に戻す冷却水戻
し系とを設けるので、水道水を使用する場合に必要にな
る冷却水のコストをほぼ０にすることができる。そして
この場合、濾過装置で濾過された水が汚れやゴミを含ま
ないと共に、オゾン処理の併用によって濾過水中に微量
のオゾンが残留しているため、細菌やスライムの発生も
防止されているので、冷却部が汚れたり詰まることがな
い。その結果、冷却系の保守も容易になる。
【００３０】又、オゾン発生装置から発生したオゾンを
吸入して供給する水エゼクタに駆動水を供給するポンプ
を利用し、このポンプと、駆動水系と冷却部間の供給側
分岐系及び戻し側分岐系を含むように上記冷却水供給系
と戻し系とを構成するので、冷却部の冷却のための独立
のポンプや、濾過装置からの独立の配管系を省略し、冷
却系の簡素化とコストの低減を図ることができる。
吸入して供給する水エゼクタに駆動水を供給するポンプ
を利用し、このポンプと、駆動水系と冷却部間の供給側
分岐系及び戻し側分岐系を含むように上記冷却水供給系
と戻し系とを構成するので、冷却部の冷却のための独立
のポンプや、濾過装置からの独立の配管系を省略し、冷
却系の簡素化とコストの低減を図ることができる。
【図１】本発明を適用した電解槽及び水処理装置の構成
例を示す説明図である。
例を示す説明図である。
【図２】上記電解槽の冷却部分の構造を示し、（ａ）は
正面図で（ｂ）は縦断面図である。
正面図で（ｂ）は縦断面図である。
【図３】電解槽の冷却部分の状態を示す説明図である。
【図４】電解温度とオゾンガス濃度との関係を示す曲線
図である。
図である。
【図５】従来の電解槽の冷却部分の状態を示す説明図で
ある。
ある。
１ 電解槽、複極式電解槽 ２ オゾン発生装置 ３ 水処理装置 １１ 陽極板 １２ 陽極 １３ 陰極板 １４ 陰極 １５ 固体高分子電解質膜 １６ 冷却室（冷却部） １３ａ、１７ａ リング部（環状部分） １６ａ 入口管状部（入口通路） １６ｂ 出口管状部（出口通路） １６ｃ 支持ガイド（案内部分） ３１ 濾過器（濾過装置） ３３ 水エゼクタ３３ ３４ ポンプ ３６ 冷却水供給系 ３６ａ 供給側分岐系 ３７ 冷却水戻し系 ３７ａ 戻し側分岐系 Ｂ 幅
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平９−13187（ＪＰ，Ａ) 実開 平６−72695（ＪＰ，Ｕ) 特表 平７−501852（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C25B 1/00 - 15/08 C01B 13/10 C02F 1/46 C02F 1/78
Claims (2)
- 【請求項１】 円盤状の陽極板で形成した陽極と円盤状
の陰極板で形成した陰極との間に固体高分子電解質膜を
介在させて水を電気分解することによってオゾンを発生
させる単位電解槽が両端の側板によって複数台結合され
た複極式の電解槽において、 前記陽極板又は前記陰極板の外面のうちの前記陰極板の
外面と前記両端の側板のうちの前記陽極板の外面に接触
する方の前記側板の面とに水冷却を可能にする冷却部を
設け、前記円盤状の外径側に設けた環状部分の内側に一
定の幅だけ前記陰極板の外面及び前記側板の面から凹ん
だ円盤形状の空間部分として前記冷却部を形成し、前記
環状部分に明けられた冷却水の入口通路及び出口通路で
あって前記空間部分の中心から互いにほぼ対称方向に放
射状に形成された入口通路及び出口通路と、前記空間部
分に前記幅の全体にわたって設けられ前記入口通路及び
前記出口通路と対向する部分が開いていて前記環状部分
の内側端から間隔を明けて配設され冷却水の流れを案内
する案内部材と、を設けたことを特徴とする電解槽。 - 【請求項２】 オゾン発生装置で得られたオゾンと被処
理水とを接触させて濾過装置で濾過する水処理装置にお
いて、 前記濾過装置で濾過した水を前記冷却部に導く冷却水供
給系と、前記冷却部から出た水を前記濾過装置に戻す冷
却水戻し系と、前記オゾン発生装置から発生したオゾン
を吸入して供給する水エゼクタと、該水エゼクタに駆動
水を供給するポンプとを有し、 前記オゾン発生装置は、円盤状の陽極板で形成した陽極
と円盤状の陰極板で形成した陰極との間に固体高分子電
解質膜を介在させて水を電気分解することによってオゾ
ンを発生させる単位電解槽が両端の側板によって複数台
結合された複極式の電解槽であって、前記陽極板又は前
記陰極板の外面のうちの前記陰極板の外面と前記両端の
側板のうちの前記陽極板の外面に接触する方の前記側板
の面とに水冷却を可能にする冷却部を設け、前記円盤状
の外径側に設けた環状部分の内側に一定の幅だけ前記陰
極板の外面及び前記側板の面から凹んだ円盤形状の空間
部分として前記冷却部を形成し、前記環状部分に明けら
れた冷却水の入口通路及び出口通路であって前記空間部
分の中心から互いにほぼ対称方向に放射状に形成された
入口通路及び出口通路と、前記空間部分に前記幅の全体
にわたって設けられ前記入口通路及び前記出口通路と対
向する部分が開いていて前記環状部分の内側端から間隔
を明けて配設され冷却水の流れを案内する案内部材と、
を設けた電解槽を有し、 前記冷却水供給系は前記濾過装置からバイパスさせた濾
過循環水が供給される前記ポンプ及び該ポンプの吐出側
から分岐して前記冷却部に到る供給側分岐系を含むよう
に構成され、 前記冷却水戻し系は前記ポンプ及び前記冷却部から前記
ポンプの吸入側に到る戻し側分岐系を含むように構成さ
れていることを特徴とする水処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14053798A JP3340385B2 (ja) | 1998-05-06 | 1998-05-06 | オゾン発生用の電解槽及びこれを用いた水処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14053798A JP3340385B2 (ja) | 1998-05-06 | 1998-05-06 | オゾン発生用の電解槽及びこれを用いた水処理装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11315389A JPH11315389A (ja) | 1999-11-16 |
| JP3340385B2 true JP3340385B2 (ja) | 2002-11-05 |
Family
ID=15270987
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14053798A Expired - Lifetime JP3340385B2 (ja) | 1998-05-06 | 1998-05-06 | オゾン発生用の電解槽及びこれを用いた水処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3340385B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100275504B1 (ko) * | 1998-10-23 | 2001-04-02 | 김상남 | 횡렬식 전해조를 포함한 브라운가스 대량 발생장치 |
| JP4252591B2 (ja) * | 2006-08-08 | 2009-04-08 | クロリンエンジニアズ株式会社 | オゾン製造装置 |
| CN111254453A (zh) * | 2020-03-27 | 2020-06-09 | 广州市德百顺电气科技有限公司 | 一种臭氧电解室以及臭氧电解室应用模块 |
-
1998
- 1998-05-06 JP JP14053798A patent/JP3340385B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11315389A (ja) | 1999-11-16 |
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