JP5380327B2

JP5380327B2 - 有隔膜電解槽の電解槽構造

Info

Publication number: JP5380327B2
Application number: JP2010035069A
Authority: JP
Inventors: 康治畑田; 恭一郎吉田; 昌浩藤田; 勲伊藤
Original assignee: Hoshizaki Electric Co Ltd
Current assignee: Hoshizaki Electric Co Ltd
Priority date: 2010-02-19
Filing date: 2010-02-19
Publication date: 2014-01-08
Anticipated expiration: 2030-02-19
Also published as: JP2011168857A

Description

本発明は、電解水生成装置を構成する有隔膜電解槽に関し、特に、当該有隔膜電解槽の電解槽構造に関する。

電解水生成装置を構成する有隔膜電解槽の一形成として、下方の部位に被電解水の導入口部を有するとともに上方の部位に電解生成水の導出口部を有する所定長さの筺体内に、一対の方形枠状のスペーサにて挟持された状態の隔膜の各側面側に前記各スペーサにて規定される間隔を保持して陽極側の電極板と陰極側の電極板を配置してなる電極板ユニットを１または複数収容してなる形式の有隔膜電解槽がある（特許文献１，２を参照）。

当該形式の有隔膜電解槽においては、電極板ユニットが形成する各電解室に流入した被電解水は各電極板に沿って上方へ流動し、この間、被電解水は有隔膜電解されて電解生成水となり、各生成された各電解生成水は、各電解室から各導出口部に導入されて、各導出口部から流出するようになっている。

特開平８−１５８０８４号公報特開２００４−１８８３６号公報

このように、当該形式の有隔膜電解槽においては、各電解室にて生成される各電解生成水を、各電解室から各導出口部に導入して、各導出口部から流出するように構成されているが、各電解室の上方に部位には、有隔膜電解時に発生する塩素ガス等のガスが漸次滞溜し、滞留するガスが各電解生成水の各導出口部への導入を妨げ、各導出口部から必ずしも円滑には流出しなくなるおそれがある。
また、一般に、電極板ユニットを構成する電極板は、その電解効率を考慮して、スペーサと略同等の寸法に形成されている。このため、電極板はその上端部を、各電解室の上方に滞留する塩素ガス等に曝される状態にあって、電極板は早期に腐食されるおそれがある。

従って、本発明の目的は、当該形式の有隔膜電解槽において、各電解室の上方に滞留しがちな塩素ガス等を、導出口部に速やかに導入して系外へ排出して、生成される電解生成水を導出口からスムーズに流出させるようにするとともに、各電極板の上端部が塩素ガスに曝されるのを極力抑制しまたは確実に規制して、電極板の早期の腐食を大幅に抑制しまたは防止することにある。

本発明は、有隔膜電解槽の電解槽構造に関する。本発明が適用対象とする有隔膜電解槽は、下方の部位に被電解水の導入口部を有するとともに上方の部位に電解生成水の導出口部を有する所定長さの筺体内に、一対の方形枠状のスペーサにて挟持された状態の隔膜の各側面側に前記各スペーサにて規定される間隔を保持して陽極側の電極板と陰極側の電極板を配置してなる電極板ユニットを１または複数収容してなり、前記電極板ユニットが形成する各電解室に流入して前記各電極板に沿って上方へ流動する被電解水を有隔膜電解するとともに、生成される電解生成水を前記各電解室から前記導出口部を通して流出するように構成してなる形式の有隔膜電解槽である。

しかして、本発明に係る有隔膜電解槽においては、前記スペーサは、方形の外枠部の下枠部位から上枠部位に至る互いに所定間隔を保持して並列して延びる複数の縦枠部を備える格子状枠体であって、同格子状枠体の各縦枠部の上端部位には前記隔膜とは反対側に開口する凹状の段差部を備え、同段差部は対向する部材との間に隙間を形成し、同隙間は前記各電解室の幅方向に複数並列していて、有隔膜電解時に前記電極板の表面にて発生するガスを捕捉し、捕捉したガスを電解生成水とともに前記導出口部へ導入すべく機能することを特徴とするものである。

本発明に係る有隔膜電解槽においては、前記電極板ユニットを構成する電極板は前記スペーサより短い寸法に形成して、同電極板の上端部を、前記スペーサの縦枠部位の段差部が形成する隙間から回避するように構成することができる。

また、本発明に係る有隔膜電解槽においては、前記電極板ユニットの複数を、互いに重合した状態で筺体内に収容して、前記各電極板ユニットを構成する各スペーサの縦枠部の段差部を互いに対向させて前記隙間を形成するように構成することができる。

本発明に係る有隔膜電解槽においては、電解槽内の上方の部位に、スペーサを構成する格子状枠体の各縦枠部に設けた段差部にて形成される隙間が複数並列していて、これらの隙間は、有隔膜電解時に電極板の表面にて発生するガスを積極的に捕捉し、捕捉したガスを電解生成水とともに前記導出口部へ導入すべく機能する。
このため、本発明に係る有隔膜電解槽においては、各電解室内に発生したガスが各電解室内の上方の部位に大量に滞留することはなく、電解生成水を導出口部に円滑に導入して、導出口部から円滑に流出させることができる。また、各電解室から電解生成水が流出する際には、各隙間に受け入れられたガスを伴って流出することから、各電極板の上端部の塩素ガス等による影響を大幅に抑制し得て、電極板の早期の腐食を防止することができる。
本発明に係る有隔膜電解槽において、各電極板を、各スペーサより短い寸法に形成して、各電極板の上端部を各隙間から回避するように構成すれば、換言すれば、各電極板の上端部を各隙間に臨むことが無いように構成すれば、各電極板の上端部の塩素ガス等による影響をほぼ確実に規制し得て、電極板の一層の早期の腐食を防止することができる。
また、本発明に係る有隔膜電解槽において、電極板ユニットの複数を互いに重合された状態で筺体内に収容して、各電極板ユニットを構成する各スペーサの縦枠部の段差部を互いに対向して配置すれば、互いに対向する段差によって大きな隙間を形成することができ、形成される各隙間は発生するガスを一層確実に受け入れることができて、発生する塩素ガス等の排出を一層有利にすることができる。

本発明に係る有隔膜電解槽を装備した電解水生成装置の装置本体を後側からみた背面図である。同有隔膜電解槽の正面図（ａ）、および、同図の矢印２−２線で縦断した縦断側面図（ｂ）である。同有隔膜電解槽を構成する電極板ユニットを分解した状態の斜視図である。同電極板ユニットを構成するスペーサの正面図（ａ）、同図の矢印４−４線で縦断した縦断側面図（ｂ）、同図の矢印Ｄで示す上方の部位の拡大図（ｃ）、同スペーサの側面図（ｄ）である。

本発明は、有隔膜電解槽の電解槽構造に関する。図１には、本発明に係る電解槽構造を採用した有隔膜電解槽を装備する電解水生成装置を示している。当該電解水生成装置は、装置本体ＡをケースＢ内に収容してなるもので、図１は、ケースＢから取出した状態の装置本体Ａの背面側を示している。

当該電解水生成装置は、本発明に係る電解槽構造に構成された有隔膜電解槽Ｃを主体とするものである。有隔膜電解槽Ｃは、図２に示すように、複数の電極板ユニット１０を重合した状態で筺体２０内に収容して構成されていて、各電極板ユニット１０の内部には、一対の電解室（陽極側電解室および陰極側電解室）が形成されている。

当該電解水生成装置Ｃにおいては、有隔膜電解槽１０を収容する筺体２０の下方の部位に設けられた被電解水の導入口部には、被電解水の供給管路３１（３１ａ，３１ｂ）が接続されており、また、筺体２０の上方の部位に設けられた電解生成水の導出口部には、各電解生成水を流出させる各流出管路３２ａ，３２ｂが接続されている。

被電解水は、高濃度の塩水を原水にて所定濃度に希釈してなる希薄塩水であって、原水が流入する供給管路３３の途中に、図示しない塩水タンクから塩水供給管路３４を通して一定量の高濃度塩水を継続して供給することによって、供給管路３３内にて調製される。調製された被電解水は、供給管路３１の分岐管路部３１ａ，３１ｂを通して、各電極板ユニット１０内に形成されている陽極側電解室および陰極側電解室にそれぞれ供給される。

有隔膜電解槽Ｃにおいては、陽極側電解室および陰極側電解室に供給された各被電解水は、電極板ユニット１０が有する陽極側電極板、陰極側電極板に沿って上方へ流動し、この間に有隔膜電解されて、陽極側電解室では電解生成酸性水が生成され、かつ、陰極側電解室では電解生成アルカリ性水が生成される。陽極側電解室にて生成された電解生成酸性水、および、陰極側電解室にて生成された電解生成アルカリ性水は、各導出口部から各流出管路３２ａ，３２ｂに流出して、予め指定されている場所に供給される。

しかして、本発明に係る有隔膜電解槽Ｃを構成する電極板ユニット１０は、図３に示すように、一対の方形枠状のスペーサ１０ａ，１０ｂにて挟持された状態の隔膜１０ｃの各側面側に、各スペーサ１０ａ，１０ｂにて規定される間隔を保持して陽極側の電極板１０ｄと陰極側の電極板１０ｅをそれぞれ配置して構成されている。但し、図３に例示している電極ユニット１０は、互いに重合されて筺体２０に収容されて使用される態様を採ることから、互いに隣り合う同士の電極板ユニット１０間では、同一の電極板１０ｄ，１０ｅを互いに共用する構成になっている。

電極板ユニット１０を構成するスペーサ１０ａ，１０ｂは、図４に示すように、隔膜１０ｃを左右から挟持した状態で一体化されていて、電極ユニット１０内の隔膜１０ｃと電極板１０ｄ、および、隔膜１０ｃと電極板１０ｅ間に、陽極側電解室および陰極側電解室を形成している。このため、当該有隔膜電解槽１０においては、複数の電極板ユニット１０が互いに重合して収容されていることから、上記した一対の電解室を複数対備えていて、電解運転時には、被電解水は複数対の各電解室に同時に供給されて、有隔膜電解を受けるになっている。

当該電極板ユニット１０を構成するスペーサ１０ａ，１０ｂは、図４に示すように、同一構成の格子状枠体であって、隔膜１０ｃを挟持した状態では、互いに左右対称を呈している。格子状枠体である各スペーサ１０ａ，１０ｂは、長方形状の外枠部１１，１２と、外枠部１１，１２内にて上下方向に延びる複数本の縦枠部１３にて構成されている。
各縦枠部１３は、外枠部１１，１２を構成する下枠部位１１ａ，１２ａと上枠部位１１ｂ，１２ｂ間に、所定間隔を保持して上下方向に並列して延びていて、各縦枠部１３，１３の上端部（図４（ｂ）の矢印Ｄが示す円で包囲する上端部）には、段差部１３ａ，１３ｂが形成されている。各段差部１３ａ，１３ｂは、図４（ｃ）にて拡大して示すように、挟持している隔膜１０ｃに対して反対側で、重合される電極板１０ｄ，１０ｅ側に開口している。

また、各スペーサ１０ａ，１０ｂを構成する外枠部１１，１２には、図４の図示左側の左枠部位１１ｃ，１２ｃ、および、図示右側の右枠部位１１ｄ，１２ｄに、嵌合凸部１１ｅ，１２ｅと、嵌合凹部１１ｆ，１２ｆが形成されている。当該電極板ユニット１０の隣り合う同士のスペーサ１０ａ，１０ｂにおいては、左枠部位１１ｃ，１２ｃの嵌合凸部１１ｅおよび嵌合凹部１１ｆが、右枠部位１１ｄ，１２ｄの嵌合凹部１１ｆ，１２ｆおよび嵌合凸部１１ｅ，１２ｅに対向していて、両スペーサ１０ａ，１０ｂは互いに嵌合した状態で重合されている。

一方、電極板ユニット１０を構成する各電極板１０ｄ，１０ｅは、各スペーサ１０ａ，１０ｂの外枠部１１，１２に丁度嵌り込む幅寸法に、かつ、各縦枠部１３の段差部１３ａ，１３ｂにはとどかない長さ寸法に形成されている。各電極板１０ｄ，１０ｅは各スペーサ１０ａ，１０ｂの外枠部１１，１２内に嵌合された状態では、各スペーサ１０ａ，１０ｂに挟持された隔膜１０ｃの一方の側面と電極板１０ｄとの間に、例えば、陽極側電解室を構成し、隔膜１０ｃの他方の側面と電極板１０ｅとの間に、例えば、陰極側電解室を構成する。

かかる構成の電極板ユニット１０は、その複数を互いに重合した状態で筺体２０内に収容されている。また、当該収容状態では、上記したように、各電極板ユニット１０を構成する隔膜１０ｃの一方の側面と電極板１０ｄ間、および、隔膜１０ｃの他方の側面と電極板１０ｅ間に、陽極側電解室および陰極側電解室からなる電解室が構成されている。
また、各電解室の上方の部位Ｄには、図４（ｃ）に示すように、隣り合う同士のスペーサ１０ａ，１０ｂの各縦枠部１３に設けた段差部１３ａ，１３ｂが互いに対向して隙間Ｅを形成している。当該隙間Ｅには、電解板１０ｄ，１０ｅの上端部はとどいておらず、隙間Ｅには位置していない。当該隙間Ｅは、各電解室内の上方の部位にて、その幅方向に所定間隔を保持して並列している。

かかる構成の本発明に係る有隔膜電解槽Ｃにおいては、電解運転時には、希薄塩水である被電解水が供給管路３１（３１ａ，３１ｂ）を通して、各電極板ユニット１０内の各電解室に連続して供給され、各電解室に供給された被電解水は、各スペーサ１０ａ，１０ｂの各縦枠部１３にて区画されたチャンネル内を、各電極板１０ｄ，１０ｅに沿って上方へ流動する。被電解水は、この間、各電解室にて有隔膜電解を受けて、陽極側電解室では電解生成酸性水が生成され、かつ、陰極側電解室では電解生成アルカリ性水が生成される。生成された各電解生成水は、各流出管路３２ａ，３２ｂを通して予め指定された場所に流出し、消費者に供されるか、排水される。

ところで、当該有隔膜電解槽Ｃの電解運転においては、各電解室では電解生成酸性水および電解生成アルカリ性水が同期して生成されるが、その際、各電極板１０ｄ，１０ｅの表面には塩素ガス、水素ガス等のガスが発生する。これらのガスは、各電解室内を上方へ流動する各電解生成水とともに上方へ移動する。従来の有隔膜電解槽では、発生した塩素ガス等は、各電解室内を上方へ移動してその上方の部位に漸次滞留することになる。

これに対して、本発明に係る有隔膜電解槽においては、各電解室の上方の部位に、各スペーサ１０ａ，１０ｂを構成する各縦枠部１３の段差部１３ａ，１３ｂが形成する複数の隙間Ｅが、各電解室の幅方向に並列状態に存在する。このため、各電解室内を上方へ移動する塩素ガス等は、各隙間Ｅに集中的に捕捉されることになる。各隙間Ｅに捕捉された塩素ガス等は、各電解室の上方を導出口部に向かって流動する各電解生成水に伴って、各導出口部を経て、各流出管路３２ａ，３２ｂに流出し、系外へ排出される。

従って、本発明に係る有隔膜電解槽Ｃにおいては、各電解室で発生した塩素ガス等が各電解室内の上方の部位に大量に滞留することがなく、各電解生成水は大量に滞留する塩素ガス等に影響されることなく、各導出口部に円滑に導入して、各流出管路３２ａ，３２ｂを通して円滑に流出させることができる。
また、当該有隔膜電解槽Ｃにおいては、各電極板１０ｄ，１０ｅの上端部が各隙間Ｅには臨んでいないため、各電極板１０ｄ，１０ｅの上端部が各隙間Ｅに受け入れられ塩素ガス等に曝されることはなく、各電極板１０ｄ，１０ｅの上端部の塩素ガス等による影響を一層確実に規制することができて、電極板１０ｄ，１０ｅの早期の腐食を効果的に防止することができる。

本発明に係る有隔膜電解槽Ｃにおいては、電極板ユニット１０の複数を互いに重合された状態で筺体２０内に収容して、各電極板ユニット１０を構成する各スペーサ１０ａ，１０ｂの縦枠部１３の段差部１３ａ，１３ｂを互いに対向して位置させているので、互いに対向する段差部１３ａ，１３ｂによって大きな隙間Ｅを形成され、発生する塩素ガス等を大量に受け入れることができる利点がある。

Ａ…装置本体、Ｂ…ケース、Ｃ…有隔膜電解槽、Ｄ…上方の部位、Ｅ…隙間、１０…電極板ユニット、１０ａ，１０ｂ…スペーサ、１０ｃ…隔膜、１０ｄ，１０ｅ…電極板、１１，１２…外枠部、１１ａ，１２ａ…下枠部位、１１ｂ，１２ｂ…上枠部位、１１ｃ，１２ｃ…左枠部位、１１ｄ，１２ｄ…右枠部位、１１ｅ，１２ｅ…嵌合凸部、１１ｆ，１２ｆ…嵌合凹部、１３…縦枠部、１３ａ，１３ｂ…段差部、２０…筺体、３１（３１ａ，３１ｂ）…被電解水の供給管路、３２ａ，３２ｂ…電解生成水の流出管路、３３…原水供給管路、３４…塩水供給管路。

Claims

下方の部位に被電解水の導入口部を有するとともに上方の部位に電解生成水の導出口部を有する所定長さの筺体内に、一対の方形枠状のスペーサにて挟持された状態の隔膜の各側面側に前記各スペーサにて規定される間隔を保持して陽極側の電極板と陰極側の電極板をそれぞれ配置してなる電極板ユニットを１または複数収容してなり、前記電極板ユニットが形成する各電解室に流入して前記各電極板に沿って上方へ流動する被電解水を有隔膜電解するとともに、生成される電解生成水を前記各電解室から前記導出口部を通して流出するように構成した有隔膜電解槽であり、当該有隔膜電解槽においては、前記スペーサは、方形の外枠部の下枠部位から上枠部位に至る互いに所定間隔を保持して並列して延びる複数の縦枠部を備える格子状枠体であって、同格子状枠体の各縦枠部の上端部位には前記隔膜とは反対側に開口する凹状の段差部を備え、同段差部は対向する部材との間に隙間を形成し、同隙間は前記電解室の幅方向に複数並列していて、有隔膜電解時に前記電極板の表面にて発生するガスを捕捉し、捕捉したガスを電解生成水とともに前記導出口部へ導入すべく機能することを特徴とする有隔膜電解槽の電解槽構造。
請求項１に記載の有隔膜電解槽の電解槽構造であり、当該有隔膜電解槽においては、前記電極板ユニットを構成する電極板は前記スペーサより短い寸法に形成されていて、同電極板の上端部は前記スペーサの縦枠部の段差部からは回避されていることを特徴とする有隔膜電解槽の電解槽構造。
請求項２に記載の有隔膜電解槽の電解槽構造であり、当該有隔膜電解槽においては、前記電極板ユニットの複数が互いに重合された状態で筺体内に収容されていて、前記各電極板ユニットを構成する各スペーサの縦枠部の段差部は互いに対向して前記隙間を形成していることを特徴とする有隔膜電解槽の電解槽構造。