JP5172549B2 - 複極式電解槽及びこれに用いられるスペーサ - Google Patents

Description

この発明は、電解質水溶液を電気分解して電解生成物質を生成する複極式電解槽及びこれに用いられるスペーサに関する。

近年、食品製造分野等においては、電解殺菌水を各種の殺菌、消毒等に用いることが広く行われている。この場合の電解殺菌水は、電解槽を用いて種々の溶液を電気分解して生成されるが、従来、この種の用途に用いる電解槽として、複数の電極板を直列に配置して使用する複極式（直列式）電解槽が知られている。この複極式電解槽は、一の電解槽内に並んでいる多数の電極板の内、一方の端にあるものを陽極とし、他端にあるものを陰極とし、電流を陽極から中間にある電極板を経由して陰極に向かって流れるようにし、一枚の電極板においてその両面が異なる極となるように構成されている。この複極式電解槽においては、隣接する電極板が短絡してしまわないよう各電極板の間に絶縁体のスペーサを配し、電極板間を独立した一つの室となるよう構成している。
従来、上記のような複極式電解槽として、特許文献１又は２に示されたものが提供されている。

図９は、特許文献１に記載された電解処理槽２００の一部を省略した分解斜視図である。
この図に示す電解槽２００は、液の導入管２０２を備えた止め板２０１Ａと、排出管２０３を備えた止め板２０１Ｂとの間に、通液孔２０４を形成した電極２０５ａ、２０５ｂ・・を配置し、更に、これらの電極２０５ａ、２０５ｂ・・の間に、スペーサ２０６及びパッキング材２０７を配置したものである。
かかる電解処理層２００は、電解処理される液が、導入管２０２から電解処理層の入口となる貫通孔２０４を通じてスペーサ２０６の内部に形成された処理層２１０に流入し、順次電極２０５ａ、２０５ｂ・・の通液孔２０４を通りつつこれらの間を順次流れて、排出管２０３より排出される構成とされている。

図１０は、特許文献２に示された複極式電解槽３００の分解斜視図である。
この図に示す複極式電解槽３００は、室枠上部３０１と、室枠下部３０２と、これら室枠上部３０１及び室枠下部３０２に収納される、端子３０３Ａ及び３０３Ｂ、電極３０４、電極３０４を保持する一対のスペーサ３０５Ａ、３０５Ｂ、液漏れ防止のＯリング３０６とから概略構成されるものである。
電極３０４は、図１１に示すように、溝３０６Ａ、３０６Ｂが形成された一対のスペーサ３０５Ａ、３０５Ｂに、その両側端部が溝３０６Ａ、３０６Ｂに嵌合されるように形成されたものである。
この複極式電解槽３００によると、室枠下部３０２の適所に設けられた被電解溶液の入口（不図示）から、被電解溶液が複極式電解槽３００内に導入され、電極３０４、３０４間において電気分解され、電解生成物質が室枠上部３０１の適所に設けられた出口（不図示）から排出されるようになっている。
実開昭５０−９９２５３号公報 特開２００２−１８６９７０号公報

図９に示す特許文献１に記載された発明は、電極２０５ａ等に通液孔２０４が形成されており、この電極２０５ａ等通液孔２０４の縁部を、処理を行う電解室水溶液中に露出させた構成となっている。
また、図１０に示す特許文献２の発明は、室枠下部３０２の入口から被電解液を供給し、電極３０４の端部から電極３０４とスペーサ３０５Ａ，３０５Ｂにより仕切られて形成された各電解室全体に液が充填されるようにするべく、電極３０４の底辺と室枠下部３０２の内側底面の間、及び、電極３０４上辺と室枠上部３０１の内側上面の間に隙間を設けている、すなわち、電極３０４の露出された端部が電解液の導入出部となっている。
ところが、電極板においては、孔の淵に電流が集中しやすくなるという性質上、図９、図１０に示す電極板の隅や陵等の如く角張った箇所においては、電流密度が大きくなり、電極板全体に電気が均一に流れ難く、また電極の端部から電流が漏れやすくなって、電解処理の効率が低下しやすくなるという問題がある。
そこで、特許文献２の発明については、かかる問題に対応し、電極３０４の上辺と底辺の端部を被覆し漏電を防止しているが、逆にその結果、電極３０４の面積を縮小させることになり、やはり電流効率を低下させるという問題があった。特に、電極板の端部を被覆する際、被覆幅は、電極板の大きさに関係なく一定の幅が必要になるため、電極板面積が小さくなるほど、電極板面積に占める被覆幅の面積は大きくなり、電気分解に利用できる有効面積の割合が小さくなる。つまり小型の電解槽になるほど被覆は不利になるという問題があった。結局、電解槽を効率良く小型化するためには端部を被覆しない電極板を採用することが好ましい。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、電極板に孔を設けたり電極板の端部を露出するなど、電極板の淵の部分を電解室内の水溶液中に露出させることなく通液を図ることで電流の漏電を回避し、電流効率のよい複極式電解槽を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供している。
第１の発明は、通液した電解質水溶液を電気分解して電解生成物質を生成する複極式電解槽に用いられ、該複極式電解槽内部に、一方向に向けて並べて設けられた複数の電極板の間に配置される板状のスペーサであって、その厚み方向に貫通するよう電解室形成用の中空孔が形成されているとともに、この中空孔の内壁面に沿ってこの中空孔の厚み方向に凹み、前記電極板を嵌合可能な段部が形成され、前記電極板を嵌合させる段部から離間した下半部に板面間を貫通する電解質水溶液の導入孔が形成されるとともに、前記電極板を嵌合させる段部から離間した上半部に板面間を貫通する電解生成物質の導出孔が形成され、かつ、前記導入孔と前記中空孔との間に導入流路が形成されるとともに、前記導出孔と前記中空孔との間に導出流路が形成されていることを特徴とする。
第２の発明は、前記導入流路及び前記導出流路が、それぞれ前記スペーサの板面に形成された溝であることを特徴とする。
第３の発明は、前記導入流路及び前記導出流路が、前記導入孔と前記中空孔との間、前記導出孔と前記中空孔との間に、それぞれ複数形成されていること特徴とする。
第４の発明は、電極板と板状のスペーサとが交互に一方向に向け並べられてそれぞれ複数配置され、前記各電極間に形成された電解室に電解質水溶液を供給してこれを電気分解することにより電解生成物質を生成する複極式電解槽において、前記各スペーサには、厚み方向に貫通するよう中空孔が形成されているとともに、この中空孔の内壁面に沿ってこの中空孔の厚み方向に凹み、前記電極板を嵌合可能な段部が形成され、前記電極板を嵌合させる段部から離間した下半部に板面間を貫通する電解質水溶液の導入孔が形成されるとともに、前記電極板を嵌合させる段部から離間した上半部に板面間を貫通する電解生成物質の導出孔が形成され、かつ、前記導入孔と前記中空孔との間に導入流路が形成されるとともに、前記導出孔と前記中空孔との間に導出流路が形成されており、前記中空孔は、隣接するスペーサとの間に配置された一方及び他方の前記電極板により閉鎖されて電解室とされ、前記各スペーサの前記導入孔同士、及び前記導出孔同士が互いに連通するように構成されていることを特徴とする。
第５の発明は、前記導入流路及び前記導出流路が、それぞれ前記スペーサの板面に形成された溝とされ、その開放面が前記電極板及び／又は隣接するスペーサにより覆われて中空の流路とされていることを特徴とする。
第６の発明は、前記導入流路及び導出流路が、前記導入孔と前記中空孔との間、前記導出孔と中空孔との間に、それぞれ複数形成されていることを特徴とする。
第７の発明は、前記一方向の両端に位置する前記電極板に沿ってそれぞれ側板が設けられ、これら側板にそれぞれ前記電極の板面と略直交する方向の貫通孔を設けて、一方の側板の貫通孔を前記導出孔に連通させて電解質水溶液の供給孔とするとともに、他方の側板の貫通孔を前記導出孔と連通させて電解生成物質の取出孔としたことを特徴とする。

本発明の複極式電解槽のスペーサによると、電極板に通液のための孔を設けることがないため、孔の端部に電気が偏ったり、その結果電極板外に漏電したりするということがなく、電気分解が電極全体で均一に行われやすくなり、電流効率を向上できるという効果が得られる。
また、上記の効果と同時に、電極板に孔を設けないことによって、電気分解のための面積をより多く確保できることになり、電流効率をより高められるという効果が得られる。
またさらに、本発明の複極式電解槽のスペーサによると、電極板の端部を通液のための導入出部とすることがないため、電極板の周端部を露出させることがなくなり、電極板の端部への電気の偏りを回避し、かつ、漏電を防止して、電流効率を向上できるという効果が得られる。

以下、図面を参照して、この発明の一実施形態について説明する。

図１、図２は、本発明による複極式電解槽の一実施形態を示す図であって、図１は複極式電解槽１を一方向から見た分解斜視図、図２は複極式電解槽１を図１と逆方向から見た分解斜視図である。
これらの図に示すように、複極式電解槽１は、ケーシング２内に複数の電極板３、複数のスペーサ４を配して構成されたものである。

ケーシング２は、側板５Ａ、５Ｂと胴体６とからなるものであり、これらは塩化ビニル樹脂、カーボネイト樹脂、アクリル樹脂等の合成樹脂により形成されたものである。

側板５Ａ、５Ｂは、所定の厚みを有する外観矩形の板状体であり、それぞれその中央部に厚み方向に貫通する電極棒挿入孔７が形成され、側板５Ａの下部には、厚み方向に貫通する電解質水溶液供給用の供給孔８が形成され、側板５Ｂの上部には、厚み方向に貫通する電解生成物取出し用の取出孔９が形成されている。

図３は、組み立てられた状態の複極式電解槽１の縦断面図である。また、図４は、組み立てられた状態の複極式電解槽１の横段面図である。図３、図４の断面は、いずれも図１、図２における電極棒挿入孔７の中心における断面を示している。図３に示すように、側板５Ａ、５Ｂには、それぞれ対向する内面に係合段部１１が形成され、外面中央部に凹部１２が形成されている。また、前述した供給孔８は大径部８ａと小径部８ｂとからなっており、取出孔９は大径部９ａと小径部９ｂとからなっている。
また、側板５Ａの内面中央部には、電極板３を嵌合させるための段部１３が形成されている。

胴体６は、円筒状に形成されたものであって、その一端部側に側板５Ａが固定され、他端部側に側板５Ｂが固定されるようになっている。

電極板３は、チタン合金等の金属製の板体であり、図１、図２に示すように矩形（正方形）に形成されたものである。

各電極板３、３・・は、所定寸法を隔てて対向して配置された側板５Ａ、５Ｂ間に、それぞれ板面を側板５Ａ、５Ｂ間方向の一方向に向けて並べて配置されており、各電極板３、３・・のうち、両端に配置される電極板３には、その中央部に金属製の電極棒２１が固定されている。

電極棒２１は、一端部に頭部２２が形成され、他端部外面に雄螺子部２３が形成されたものであり、頭部２２が電極板３の中央部に固定されている。

スペーサ４は、塩化ビニル樹脂、カーボネイト樹脂等の合成樹脂により形成された板状の部材であり、円筒状の胴体６内に収まるように円形に形成されたものである。
各スペーサ４、４・・は、各電極板３、３・・間に位置するように、すなわち、各電極板３、３・・と交互に位置するように配置され、それぞれ板面を側板５Ａ、５Ｂ間方向の一方向に向けて並べて配置されている。

図５（ａ）〜（ｃ）、図６（ａ）、（ｂ）は、スペーサ４の構成を示している。
これらの図に示すようにスペーサ４は、円形の板状体の中央部に、その板面間方向（厚み方向）に貫通する中空孔２４が形成されたものである。中空孔２４は、その輪郭が矩形（正方形）であり、前述した電極板３より各辺の寸法がやや小寸法となるように形成されたものである。

このスペーサ４の一方向の板面４ａには、中空孔２４の内壁面に沿って、その厚み方向に凹む段部２５が形成されている。すなわち、段部２５は、中空孔２４の各辺に沿う一定の幅寸法をもって、スペーサ４の厚み方向に凹むように形成されたものであり、前記各辺に沿う４つの凹部２５ａ〜２５ｄからなっている。
このスペーサ４の段部２５内には、図３に示すように前述した電極板３が嵌合されるようになっている。
したがって、段部２５は、中空孔２４の各辺に沿う矩形の形状となっているが、この矩形形状の各辺外側の寸法は、電極板３の各辺より僅かに大きい寸法となっており、この段部２５内に電極板３がしっくりと嵌合し、電極板３がスペーサ４の板面に沿う方向に徒に動かないようになっている。
また、段部２５の前記厚み方向の深さは、電極板３の厚みと略同一寸法とされており、電極板３が嵌合されたときに、電極板３の板面とスペーサ４の板面とが面一状態となるようになっている。

スペーサ４には、図５（ａ）〜（ｃ）に示すように、その一方の板面４ａ側に中空孔２４左右両側方に位置させて嵌合凸部２６、２６が形成されており、他方の板面４ｂ側に嵌合凸部２６、２６と対応する部分に位置するように嵌合凹部２７、２７が形成されている。これら嵌合凸部２６、嵌合凹部２７は、隣接するスペーサ４，４同士を結合させるものであり、隣接するスペーサ４、４において、一方のスペーサ４の嵌合凹部２７、２７に他方のスペーサ４の嵌合凸部２６、２６を嵌合させることによって、各スペーサ４、４が連結・結合されるようになっている。
なお、図４において、複数のスペーサ４、４・・のうち、側板５Ｂに一番近いスペーサ４の嵌合凸部２６は側板５Ｂに形成された嵌合凹部３２に嵌合されるようになっており、側板５Ａに一番近いスペーサ４の嵌合凹部２７には側板５Ａに形成された嵌合凸部３３が嵌合されるようになっている。

嵌合凸部２６は、スペーサ４の板面４ａから突出する円柱状の部分であり、その先端周縁部は面取りが施されている。嵌合凹部２７は、嵌合凸部２６がしっくりと嵌り合うように板面４ｂに形成された断面円形の穴である。

また、このスペーサ４には、中空孔２４の下辺の下方であって、同下辺の左右方向中央部に対応する位置に電解質水溶液を供給するための導入孔２８が形成されており、同中空孔２４の上辺の上方であって、同上辺の左右方向の中央部に対応する位置に電解生成物質を取り出すための導出孔２９が形成されている。

導入孔２８は、スペーサ４の板面間方向に貫通する孔である。この導入孔２８と中空孔２４との間は、板面４ｂに形成された導入流路３０によって結ばれており、後述するように導入孔２８に導入された電解質水溶液が導入流路３０を通って中空孔２４内に導かれるようになっている。

導入流路３０は、図５（ａ）〜（ｃ）及び図６（ａ）、（ｂ）に示すように、板面４ｂに形成された溝であり、導入孔２８から中空孔２４へ向けて上方へ延びる溝３０ａと、導入孔２８から中空孔２４の下辺に沿って左右両側方に延び、途中から折れ曲がって中空孔２４へ向けて上方へ伸びる溝３０ｂ、３０ｃとからなっている。

導出孔２９は、導入孔２８と同様に、スペーサ４の板面間方向に貫通する孔である。この導出孔２９と中空孔２４との間も板面４ｂに形成された導出流路３１によって結ばれており、後述するように導出流路３１に導かれた電解生成物質が導出孔２９内に進行することができるようになっている。

導出流路３１も、導入流路３０と同様の構成であり、導出孔２９から中空孔２４へ向けて下方へ延びる溝３１ａと導出孔２９から中空孔２４の上辺に沿って左右方向に延び、途中から折れ曲がって中空孔２４へ向けて下方へ延びる溝３１ｂ、３１ｃとからなっている。

また、スペーサ４には、中空孔２４の左右両側辺の両側方であって、同両側辺の上下方向中央部に対応する位置に液面調整孔４１、４１が形成されている。
液面調整孔４１も、上述した導入孔２８、導出孔２９と同様にスペーサ４の板面間方向に貫通する孔である。この液面調整孔４１と中空孔２４との間も板面４ｂに形成された調整流路４２によって結ばれている。

調整流路４２も、導入流路３０、導出流路３１と同様の構成であり、液面調整孔４１から中空孔２４へ向けて側方へ延びる溝４２ａと、液面調整孔から中空孔２４の左右両側辺に沿って上下方向に延び、途中から折れ曲がって中空孔２４へ向けて側方へ延びる溝４２ｂ、４２ｃとからなっている。

上記の構成要素からなる複極式電解槽１は、図１〜図３に示すように、ケーシング２内に電極板３、スペーサ４を配置して組み立てられている。
すなわち、胴体６を中に挟んで側板５Ａ、５Ｂが対向して配置され、胴体６の内部に電極板３とスペーサ４とが交互に配置され、図３に示すように側板５Ａに一番近い電極板３に固定された電極棒２１が側板５Ａの電極棒挿入孔７に挿通され、側板５Ｂに一番近い電極板３に固定された電極棒２１が側板５Ｂの電極棒挿入孔７に挿通され、各電極棒２１の雄螺子部２３にワッシャ４３、スプリングワッシャ４４を介在させた状態でナット４５が緊締されることにより、側板５Ａ、胴体６、側板５Ｂ、スペーサ４、４・・が強固に固定されている。

この場合、胴体６の両端部は、側板５Ａ、５Ｂの段部１１、１１に嵌合している。また、各スペーサ４の嵌合凸部２６は、隣接するスペーサ４の嵌合凹部２７に嵌合しており、側板５Ｂに一番近いスペーサ４の嵌合凸部２６は、側板５Ｂの嵌合凹部３２に嵌合され、側板５Ａに一番近いスペーサ４の嵌合凹部２７には側板５Ａの嵌合凸部３３が嵌合している。各スペーサ４は、上記の嵌合凸部２６、嵌合凹部２７の嵌合により互いにその板面が密に接している。

また、各電極板３は、スペーサ４の段部２５内に嵌合しており、上記のように隣接するスペーサ４同士の板面が密に接していることから、各電極板３の周辺部分が隣接するスペーサ４によって自己が嵌合する段部２５内に移動不能に保持される。
なお、側板５Ａに一番近い電極板３は、側板５Ａの段部１３内に嵌合している。

上記の構成において、図３に示すように、各スペーサ４の導入孔２８は互いに連通しており、各スペーサ４の導出孔２９も互いに連通している。また、各導入孔２８は側板５Ａの供給孔８と連通しており、各導出孔２９は、側板５Ｂの取出孔９と連通している。
また、各スペーサ４の中空孔２４は、隣接する２枚の電極板３、３によって覆われることになるが、この内部が電解質水溶液を電気分解する電解室Ｃとなる。
また、各スペーサ４の導入流路３０及び導出流路３１は、それぞれ電極板３、隣接するスペーサ４によって当該スペーサ４の板面側が覆われるが、導入孔２８と中空孔２４内とを、及び導出孔２９と中空孔２４内とをそれぞれ連通する流体通路となる。
また、図４に示すように、各スペーサ４の調整流路４２は、それぞれ電極板３、隣接するスペーサ４によって当該スペーサ４の板面側が覆われるが、液面調整孔４１と中空孔２４内とを連通する流体通路となり、各スペーサ４の中空孔２４内が互いに連通する構造となる。

次に、上記の複極式電解槽１での電解生成物質の生成について、図３、図４を参照して説明する。
まず、供給孔８に電解質水溶液を供給する。電解質水溶液は、互いに連通する各スペーサ４の導入孔２８内に流入し、各スペーサ４の導入流路３０を通って電解室Ｃ内に流入する。電解室Ｃ内において電解質水溶液が所定の量に達したとき、陰陽各極とされた電極２１、２１間に通電すると、電解室Ｃ内において電解質水溶液が電気分解され、この電解室Ｃ内で気体と液体の混濁した状態の、若しくは、主として気体となった電解生成物質が生成される。電解生成物質は、電解室Ｃ内から各スペーサ４の導出流路３１を通って導出孔２９内に至り、各スペーサ４の導出孔２９から取出孔９を経て取り出される。

上記の動作において、供給孔８から導入孔２８に供給された電解質水溶液は、導入流路３０を通って電解室Ｃ内に供給されることになるが、導入流路３０が３つの溝３０ａ、３０ｂ、３０ｃから構成されているので、流路断面が十分に確保されることによって電解質水溶液が電解室Ｃ内にスムーズに供給される。
また、電解室Ｃ内で生成された電解生成物質は、導出流路３１を通って導出孔２９に送り出されるが、この場合も導入流路３１が３つの溝３１ａ、３１ｂ、３１ｃによって構成されているので、上記と同様に電解生成物質の通過がスムーズに行われる。

また、この複極式電解槽１においては、各電極板３がスペーサ４の段部２５内に嵌合しており（側板５Ａに一番近い電極板３のみ側板５Ａの段部１３内に嵌合されている）、更に各電極板３の段部２５から露出する周縁部が隣接するスペーサ４に覆われている。一方、この複極式電解槽１においては、電極板３を段部２５内に嵌合することによって電極板３に固定用等の孔を設けていない。したがって、電極板３の周縁部が上記のように覆われることによって電解室Ｃ内に露出することがなく、電極板３に孔等も設けていないので、各電極板３からの電流が均一に流れることになり、電気分解が効率よく行われることになる。すなわち、電極板の淵部に電流が集中して漏れ電流が生じる不都合が防止され、電力の有効利用が図れて効率のよい電気分解が行われるのである。

また、上記の動作において、電解室Ｃ内には電解生成物質として気体成分が発生し、かつ各電解室Ｃの電気分解条件が僅かずつ異なることがあるため、各電解室Ｃ内における電解質水溶液の液面水位が異なってしまうことが考えられる。
しかしながら、この複極式電解槽１においては、図４に示すように各電解室Ｃがスペーサ４に設けられた調整流路４２、液面調整孔４１によって互いに連通する構成とされている。したがって、各電解室Ｃの液面水位が変化しようとしても各電解室Ｃ間において電解質水溶液が流通し、常に各電解室Ｃ内における液面水位が均一に保たれやすくなる。
したがって、この点においても各電解室Ｃ内における電気分解の条件が均一化され、効率のよい電気分解がなされる。

以上に説明したように、本発明による複極式電解槽及びこれに用いられるスペーサによると、電極板に通液のための孔を設けることがないため、孔の端部に電気が偏ったり、その結果電極板外に漏電したりするということがなく、電気分解が電極全体で均一に行われやすくなり、電流効率を向上できるという効果が得られる。
また、上記の効果と同時に、電極板に孔を設けないことによって、電気分解のための面積をより多く確保できることになり、電流効率をより高められるという効果が得られる。
またさらに、本発明の複極式電解槽及びスペーサによると、電極板の端部を通液のための導入出部とすることがないため、電極板の周端部を露出させることがなくなり、電極板の端部への電気の偏りを回避し、かつ、漏電を防止して、電流効率を向上できるという効果が得られる。

次に、以上に説明した実施形態の作用効果の検証試験について説明する。
この試験に供する装置の概略構成は、図７に示すように、水源５１と、この水源５１から水を流す主配管５２と、主配管５２に設けられた電磁弁５３及び定流量弁５４と、複極式電解槽１、５５とが設けられている。塩酸容器５６には塩酸Ｄが貯留されており、定量ポンプ５７を介して塩酸Ｄが複極式電解槽１、５５に注入される。複極式電解槽５５の出口配管５２ａは、前記主配管５２に合流し、主配管５２の末端は出口５８に至る。
ここで、実施例として、前記実施形態で示した貫通孔を有しない電極板３を備えた本願発明による複極式電解槽１（電極板３に孔なし。有効面積は、縦４．５ｃｍ×横４．５ｃｍ＝２０．２５ｃｍ^２。）を採用し、比較例として前記実施形態で示した複極式電解槽において、電極板３において電解液の導入孔と導出孔が形成された従来型の複極式電解槽５５（電極板３の導入孔と導出孔の径は各々約０．３５ｃｍで、孔面積は各々０．０９６ｃｍ^２。有効面積は、縦４．５ｃｍ×横４．５ｃｍ＝２０．２５ｃｍ^２から前記の孔面積０．０９６ｃｍ^２×２を差し引いて、２０．０５８ｃｍ^２。）を採用した。

以上の構成を備えた各装置により、次の手順で電解殺菌水を製造した。即ち、塩酸容器５６に２１質量％濃度の塩酸Ｄを貯留し、また水源５１より主配管５２に水を流した。同時に前記塩酸Ｄを電解槽１、５５に通液した。そして、複極式電解槽１、５５に電圧１８Ｖ、電流０．８Ａで通電し、前記塩酸Ｄを電気分解し水と混合させて出口５８より電解殺菌水を得た。なお、電解殺菌水の生成量は毎分４リットルであり、塩酸Ｄの量は、通電した電流値を監視しながら電流値が０．８Ａに維持されるように塩酸Ｄの通液量を制御した。

その結果は、実施例では、有効塩素濃度が２５．５ｐｐｍ、電流効率が６４％である一方、比較例では、有効塩素濃度が１７．３ｐｐｍ、電流効率が４４％であった。すなわち、本願発明による実施例では、電流効率を大幅に向上させ、同じ電流値で約１．５倍の有効塩素濃度の電解殺菌水を製造することが可能になった。さらに、電流効率が向上したことにより、図８のグラフに示されているように、電解槽の発熱を押えることができることが確認された。
なお、電流効率とは、（ｉ）測定された有効塩素濃度を（ｉｉ）理論上の有効塩素濃度で除して得られた値に１００を掛けることで得られる。これは、電気分解に使われた全電流のうち何％が塩酸の生成に寄与しているかを表す数値である。ただし、前記（ｉ）測定された有効塩素濃度は、官報第３３７８号（平成１４年６月１０日）「次亜塩素酸水の成分規格」に示された測定方法によって測定したものであり、また（ｉｉ）理論上の有効塩素濃度は、ファラデーの法則から理論的に算出したものである。この（ｉｉ）理論上の有効塩素濃度は、ファラデーの第一法則として「析出（電気分解）された物質の量は、流れた電気量に比例する。」、第二法則として「電気化学当量は化学当量と等しく、同じものである。」とあることに基づいて、次の計算式により算出する。
有効塩素濃度（ｐｐｍ）＝２２×Ｎ×ｉ／Ｗ
ここにＮは複極式電解槽のセル構成（セル数）、ｉは電流値（アンペア）、Ｗは電解殺菌水の製造量（リットル／分）である。なお本実施例、比較例ではセル数は９セルであった。

なお、中空孔２４の形状は、矩形（正方形）に限定されるものではなく、多角形又は円形とすることができる。

また、上記実施形態においては、嵌合凸部２６をスペーサ４の板面４ａ上で中空孔２４の左右両側方に形成させ、これに対応するように嵌合凹部２７を板面４ｂに形成させることとしているが、これに加えて例えば、嵌合凸部２６と嵌合凹部２７を板面４ａ、４ｂのそれぞれに、中空孔２４の上辺の上方及び下辺の下方であって、導入孔２８及び導出孔２９の外方にも形成させる、すなわち、９０度間隔でスペーサの上下左右に形成してもよい。この場合、スペーサ４同士の結合において上下左右の向きを確認し又は考慮しないで良くなり、結合を簡便にすることができる。なお、嵌合凸部２６及び嵌合凹部２７の形成位置は適宜変更しても良い。

また、上記の実施の形態においては、導入流路、導出流路、及び調整流路のそれぞれを電極板及び隣接するスペーサで覆うように構成したが、この構成に代えて、当該各流路を電極板のみ、または隣接するスペーサのみで覆う様に構成してもよい。
またさらに、液面調整孔４１は、上記実施形態においては中空孔２４の左右両側辺の両側方であって、同両側辺の上下方向中央部の位置に形成させているがこれ限定されるものではなく、同両側方の上半部及び下半部にそれぞれ形成させることで、電解質水溶液の液面調整の均一化を調整することも可能である。また、上記実施形態において、調整流路４２が、一の液面調整孔４１に対して３つの溝４２ａ〜４２ｃを有しているが、液面調整孔４１の位置又は個数及び電流効率等を考慮して、例えば調整流路４２を１つの溝４２ａのみとするとか、２つの溝４２ｂ及び４２ｃとする等、適宜増減させることも可能である。

また、ケーシング２について、電解槽の小型化、軽量化、原料コスト削減のためには、胴体６を用いる代わりに、スペーサ４の外周部をテープ等で密着固定させることも可能である。

本発明による複極式電解槽の一実施形態を示す図であって、複極式電解槽１を一方向から見た分解斜視図である。 本発明による複極式電解槽の一実施形態を示す図であって、複極式電解槽１を図１と逆方向から見た分解斜視図である。 本発明の一実施形態として示した複極式電解槽の縦断面図である。 本発明の一実施形態として示した複極式電解槽の横断面図である。 （ａ）本発明の一実施形態として示したスペーサの正面図である。 （ｂ）本発明の一実施形態として示したスペーサの側面図である。 （ｃ）本発明の一実施形態として示したスペーサの背面図である。 （ａ）本発明の一実施形態として示したスペーサを背面方向から見た斜視図である。 （ｂ）本発明の一実施形態として示したスペーサを正面方向から見た斜視図である。 電解殺菌水製造装置の概略を示す図である。 本発明による一実施形態の複極式電解槽による試験結果を示すグラフである。 従来の電解槽の一部を省略した分解斜視図である。 従来の電解槽を示した分解斜視図である。 従来の電解槽の電極対を示す平面図である。

符号の説明

１ 複極式電解槽
３ 電極板
４ スペーサ
４ａ、４ｂ 板面
５Ａ、５Ｂ 側板
８ 供給孔
９ 取出孔
２４ 中空孔
２５ 段部
２６ 嵌合凸部
２７ 嵌合凹部
２８ 導入孔
２９ 導出孔
３０ 導入流路
３１ 導出流路
Ｃ 電解室

Claims (7)

1. 通液した電解質水溶液を電気分解して電解生成物質を生成する複極式電解槽に用いられ、該複極式電解槽内部に、一方向に向けて並べて設けられた複数の電極板の間に配置される板状のスペーサであって、
   その厚み方向に貫通するよう電解室形成用の中空孔が形成されているとともに、この中空孔の内壁面に沿ってこの中空孔の厚み方向に凹み、前記電極板を嵌合可能な段部が形成され、
   前記電極板を嵌合させる段部から離間した下半部に板面間を貫通する電解質水溶液の導入孔が形成されるとともに、前記電極板を嵌合させる段部から離間した上半部に板面間を貫通する電解生成物質の導出孔が形成され、かつ、
   前記導入孔と前記中空孔との間に導入流路が形成されるとともに、前記導出孔と前記中空孔との間に導出流路が形成されていることを特徴とする複極式電解槽用スペーサ。
2. 前記導入流路及び前記導出流路は、それぞれ前記スペーサの板面に形成された溝であることを特徴とする請求項１に記載の複極式電解槽用スペーサ。
3. 前記導入流路及び前記導出流路は、前記導入孔と前記中空孔との間、前記導出孔と前記中空孔との間に、それぞれ複数形成されていること特徴とする請求項１又は２に記載の複極式電解槽用スペーサ。
4. 電極板と板状のスペーサとが交互に一方向に向け並べられてそれぞれ複数配置され、前記各電極間に形成された電解室に電解質水溶液を供給してこれを電気分解することにより電解生成物質を生成する複極式電解槽において、
   前記各スペーサには、厚み方向に貫通するよう中空孔が形成されているとともに、この中空孔の内壁面に沿ってこの中空孔の厚み方向に凹み、前記電極板を嵌合可能な段部が形成され、
   前記電極板を嵌合させる段部から離間した下半部に板面間を貫通する電解質水溶液の導入孔が形成されるとともに、前記電極板を嵌合させる段部から離間した上半部に板面間を貫通する電解生成物質の導出孔が形成され、かつ、
   前記導入孔と前記中空孔との間に導入流路が形成されるとともに、前記導出孔と前記中空孔との間に導出流路が形成されており、
   前記中空孔は、隣接するスペーサとの間に配置された一方及び他方の前記電極板により閉鎖されて電解室とされ、
   前記各スペーサの前記導入孔同士、及び前記導出孔同士が互いに連通するように構成されていることを特徴とする複極式電解槽。
5. 前記導入流路及び前記導出流路は、それぞれ前記スペーサの板面に形成された溝とされ、その開放面が前記電極板及び／又は隣接するスペーサにより覆われて中空の流路とされていることを特徴とする請求項４に記載の複極式電解槽。
6. 前記導入流路及び導出流路は、前記導入孔と前記中空孔との間、前記導出孔と中空孔との間に、それぞれ複数形成されていることを特徴とする請求項４又は５に記載の複極式電解槽。
7. 前記一方向の両端に位置する前記電極板に沿ってそれぞれ側板が設けられ、
   これら側板にそれぞれ前記電極の板面と略直交する方向の貫通孔を設けて、
   一方の側板の貫通孔を前記導出孔に連通させて電解質水溶液の供給孔とするとともに、
   他方の側板の貫通孔を前記導出孔と連通させて電解生成物質の取出孔としたことを特徴とする請求項４から６のいずれかに記載の複極式電解槽。

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