JP5817071B2 - 無膈膜電解槽 - Google Patents

Description

本発明は、希釈塩酸を電気分解して微酸性次亜塩素酸水製造用塩素ガスを生産する無膈膜電解槽に関し、特に電極が希釈水によって冷却され、微酸性次亜塩素酸水を効率的に生産できる無膈膜電解槽に関する。

一般に、微酸性次亜塩素酸水は、希釈塩酸（２〜６%）を電気分解装置（すなわち、無膈膜電解槽）で電気分解して塩素ガスを生成した後、これを水と希釈して製造される。

このような微酸性次亜塩素酸水の製造のために使用される一般によく知られた電解槽は、２つの電極と四角形の電解空間を形成する四角フレームとで構成される。関連する先行技術としては特許文献１（２００６．６．１５登録）、特許文献２（２００６．１０．１０登録）などが開示されている。

かかる電解槽の前記四角フレーム下部には塩酸が投入される投入口が形成され、上部には塩酸が電気分解されて生成される塩素ガスを含む電解物質が排出される排出口が形成される。そして、前記電解槽から排出される電解物質（すなわち、塩素ガス、水素ガス、塩酸気体など）は後処理過程で供給される水に希釈され、この時、塩素ガスが水に溶解されて微酸性次亜塩素酸水が製造される。

一方、上述したように、微酸性次亜塩素酸の製造時に２〜６%程度の希釈塩酸を使用するため、塩酸を効率的に電気分解するためには電極に高い電流を印加させなければならない。ところが、電極に高い電流が印加されると、電極が過熱されて電極の寿命が短縮される。

さらには、発生される塩素ガスの温度が高いため、電極とともに塩素ガスによって電解槽が加熱される。ところが、一般に電解槽のケースは安価で加工が容易であるという理由から耐熱性の低いＰＶＣで製造される。そのため、電解槽のケースが塩素ガスや電極の熱によって容易に変形され、その結果、塩素ガスが外部に漏れる事故が発生する。

大韓民国特許第０５９２３３１号 大韓民国特許第０６３４８８９号

本発明は、従来の上記問題点に鑑みて創案されたもので、微酸性次亜塩素酸を製造するための無膈膜電解槽の電極が希釈水によって冷却されるため、電解槽の電極をはじめとする構成部品の損傷を防止することができ、微酸性の次亜塩素酸水を効率的に生産できる無膈膜電解槽を提供するためのものである。

本発明の一特徴によれば、塩酸を電気分解するための無膈膜電解槽において、
密閉された内部空間を有する外装ケース２２；
前記外装ケース２２の内部に互いに対向するように離隔して配置される一対の電極板１０，１０’；及び
前記一対の電極板１０，１０’の間に配置されて前記外装ケース２２の内部空間を電解空間１６と、希釈空間２４とに区画する区画部材１２；を含んでなり、
前記電解空間１６の一側には塩酸が投入される塩酸投入口１８が形成され、
前記区画部材１２には前記塩酸が電解分解されて発生される塩素ガスを前記希釈空間２４に排出させる通孔２０が形成され、
前記希釈空間２４の一側には前記塩素ガスを溶解及び希釈するための希釈水が供給される希釈水供給口２６が形成され、他側には前記塩素ガスが希釈水に溶解されて生成された次亜塩素酸水を外部に排出させる次亜塩素酸水排出口２８が形成されるものであって、
前記電極板１０，１０’には前記希釈空間２４に延長される延長部１０ａ，１０’ａが形成され、
前記希釈空間２４に流入される希釈水が前記電極板１０，１０’の延長部１０ａ，１０’ａと接触されて電極板１０，１０’が冷却されることを特徴とする無膈膜電解槽が提供される。

本発明の他の特徴によれば、前記希釈空間２４は、前記電解空間１６の上側に形成され、前記区画部材１２の前記電解空間１６に向かう底面には塩素ガスを前記通孔２０に排出されるようにガイドする傾斜面３０が形成され、前記電解空間１６の上端部が上方に向かうほど幅が狭くなる形状を有することを特徴とする無膈膜電解槽が提供される。

本発明のさらに他の特徴によれば、前記電極板１０，１０’の延長部１０ａ，１０’ａは前記外部ケース２２の内側面から離隔するように形成されたことを特徴とする無膈膜電解槽が提供される。

本発明のさらに他の特徴によれば、塩酸を電気分解するための無膈膜電解槽において、
密閉された内部空間を有する外装ケース２２；
前記外装ケース２２の内部に互いに対向するように離隔して配置される一対の電極板１０，１０’；及び
前記一対の電極板１０，１０’の周縁部に沿って電極板１０，１０’の間に配置され、前記外装ケース２２の内部空間を電解空間１６と希釈空間２４とに区画する区画部材１２；を含んでなり、
前記電解空間１６の一側には塩酸が投入される塩酸投入口１８が形成され、
前記区画部材１２には前記塩酸が電解分解されて発生される塩素ガスを前記希釈空間２４に排出させる通孔２０が形成され、
前記希釈空間２４の一側には前記塩素ガスを溶解及び希釈するための希釈水が供給される希釈水供給口２６が形成され、他側には前記塩素ガスが希釈水に溶解されて生成された次亜塩素酸水を外部に排出させる次亜塩素酸水排出口２８が形成され、
前記電極板１０，１０’は、前記外装ケース２２の内側面から離隔するように配置され、前記希釈空間２４が前記電極板１０，１０’を包むように前記電解空間１６の周縁部に形成されることを特徴とする無膈膜電解槽が提供される。

本発明の第１実施形態を示す正断面図である。 上記実施形態の側断面図である。 本発明の第２実施形態を示す正面図である。 本発明の第３実施形態を示す正面図である。 本発明の第４実施形態を示す正面図である。 本発明の第５実施形態を示す正面図である。 上記実施形態の側断面図である。 上記実施形態の平断面図である。 本発明の第６実施形態の正面図である。 上記実施形態の側断面図である。

以下、添付された図面を参照し、本発明を具体的に説明すれば次のとおりである。

図１乃至２は、本発明の第１実施形態を示す図である。

図１及び２を参照すると、内部に密閉された空間を有する外装ケース２２、外装ケース２２内部に互いに対向するように離隔して配置される一対の電極板１０，１０’、これらの電極板１０，１０’の間に配置されて前記ケース２２の内部空間を電解空間１６と、希釈空間２４とに区画する区画部材１２を含んでなる。

前記外装ケース２２は、上下に長い長方形状をなし内部に密閉された空間を有する。このような外装ケース２２の下端部には電気分解する塩酸が投入される塩酸投入口１８が形成され、外装ケース２２の上端部には希釈水が供給される希釈水供給口２６と希釈水によって生成された次亜塩素酸水が排出される次亜塩素酸水排出口２８とが互いに対向する側面に形成される。

前記電極板１０，１０’は、前記外装ケース２２の互いに対向する内側面に配置される。好ましくは、電極板１０，１０’は、前記希釈水供給口１８と次亜塩素酸水排出口２８が形成された面に隣接する内側面にそれぞれ密着するように固定される。これらの電極板１０，１０’には通常の方式で外部電源が接続される。

また、前記区画部材１２は、電極板１０，１０’の間に水平方向に配置され、かかる区画部材１２によって外装ケース２２の内部空間は上下に区画される。外装ケース２２の上下に区画された空間のうち前記塩酸投入口１８が形成された下部空間は投入される塩酸が電気分解される電解空間１６をなし、上部空間は希釈水供給口２６及び次亜塩素酸水排出口２６が形成されて希釈水が供給される希釈空間２４をなす。

このような区画部材１２には通孔２２が形成されるが、該通孔２２は電解空間１６で生成された塩素ガスを含む電解物質を前記希釈空間２４に排出させるためのものである。

一方、前記電極板１０，１０’の上端部には前記希釈空間１６に位置するように延長された延長部１０ａ，１０’ａが形成される。

また、前記区画部材１２には微細な通孔２０が形成される。これは前記電解空間１６で生成された電解物質を希釈空間２４に排出させるためのものである。

このような構成を有する本発明は次のように作動される。前記電極板１０，１０’に電流を印加させ、前記塩酸注入孔１８を介して電解空間１６に塩酸を注入する。そして、前記希釈空間２４には希釈水を供給する。前記希釈水は希釈水供給口２６に投入される前に公知のフィルタでろ過されるか、またはこれにミネラル元素などが添加され得る。

上記のようにすると、前記電解空間１６では注入された塩酸が電気分解されて塩素ガスを含む電解物質が生成される。この時、生成される電解物質は、塩素ガスをはじめとして、水素ガス、電解されなかった塩酸気体などを含む。

このように電解空間１６で生成された電解物質は、前記区画部材１２の通孔２２を介して上側の希釈空間２４に排出される。希釈空間２４に排出された電解物質は希釈水に希釈され、電解物質の中の塩素ガスが水に溶解されて微酸性次亜塩素酸水が生成される。生成された次亜塩素酸水は次亜塩素酸水排出口２８を介して外部に排出される。

一方、前記電極板１０，１０’の延長部１０ａ，１０’ａが電解空間１６に位置するため、電極板１０，１０’の延長部１０ａ，１０’ａが希釈水と接触される。よって、電極板１０，１０’が希釈水によって冷却され、電極板１０，１０’の損傷が防止される。電極板１０，１０’だけではなく外装ケース２２をはじめとする他の部品の冷却効果も得ることができ、電解槽の損傷が全体的に防止される。

一方、塩素ガスが希釈水に溶解され次亜塩素酸水が生成されるが、下記化学式のように、塩素ガスの一部は塩酸に再生成されるので、生成される次亜塩素酸水のｐＨが低くなる。

Ｈ_２Ｏ+Ｃｌ_２ → ＨＯＣｌ+ＨＣｌ
ところが、次亜塩素酸水はｐＨ５〜６．５の微酸性水準で最高の殺菌力を有する。したがって、微酸性の次亜塩素酸水を製造するためには次亜塩素酸水のｐＨを上げなければならない。しかし、次亜塩素酸水のｐＨを上げるために希釈水の供給量を増加させると、次亜塩素酸水の次亜塩素酸濃度が低下する問題が発生する。

一方、本発明では、電極板１０，１０’の延長部１０ａ，１０’ａによって希釈空間２４で再生成された塩酸が電気分解されて塩素ガスが発生し、塩素ガスが希釈水に溶解され次亜塩素酸が生成される。したがって、次亜塩素酸水の濃度は増加しｐＨは上昇し、ｐＨ５〜６．５程度の微酸性次亜塩素酸を生成することができる。

以下、本発明の他の実施形態を説明する。第１実施形態と同じ構成要素及び効果については説明を省略する。

図３は、本発明の第２実施形態を示す図である。本実施形態では、前記区画部材１２の中央部に通孔２０が集中し、区画部材１２の底面の周縁部は端部へ行くほど下方に突出される傾斜面３０が形成される。

したがって、電解空間１６の上端部は上方に向かうほど幅が狭くなる円錐状を有する。これは電解空間１６で発生した塩素ガスを含む電解物質が前記通孔２０を介して希釈空間２４に円滑に排出されるようにガイドするためである。

図４は、本発明の第３実施形態を示す図である。本実施形態では、区画部材１２の一側に通孔２０が形成され、区画部材１２の底面には通孔２０に電解物質が円滑に排出されるようにガイドするための傾斜面３０が形成される。

図５は、本発明の第４実施形態を示す図である。図５を参照すると、希釈空間２４の幅が電解空間１６の幅に比べ広く形成され、電極板１０，１０’の延長部１０ａ，１０’ａも電極板１０，１０’の幅に比べ拡張される。このように延長部１０ａ，１０’ａが拡張されることによって、電極板１０，１０’の延長部１０ａ，１０ａ’と希釈水が接触される面積が拡大されるので冷却効果が向上する。

図６乃至図８は、本発明の第５実施形態を示す図である。図６乃至８を参照すると、外装ケース２２の希釈空間２４をなす上端部が電極板１０，１０’の延長部１０ａ，１０ａ’より前後左右に拡張形成され、外装ケース２２の上面も延長部１０ａ，１０ａ’の上端より高く形成される。よって、電極板１０，１０’の延長部１０ａ，１０ａ’が外装ケース２２の内側面から離隔する。

このような本実施形態は、図８に示すように、前記延長部１０ａ，１０ａ’の前後面がすべて希釈水に露出されるので、他の実施形態に比べて冷却効率が高い。

図９及び図１０は、本発明の第６実施形態を示す図である。図示のように、本実施形態では、外装ケース２２の幅が電極板１０，１０’の幅に比べ広く形成され、電極板１０，１０’は外装ケース２２の前後内側面から離隔するように配置される。そして、区画部材１２が四角の枠状をなし、電極板１０，１０’の周縁部に沿って電極板１０，１０’の間に配置される。よって、区画部材１２と電極板１０，１０’の内側に電解空間１６が区画形成される。

また、希釈水供給口２６及び次亜塩素酸水排出口２８が外装ケース２２の下端部に形成される。

かかる構成を有する本実施形態は、電解空間１６をなす電極板１０，１０’の外側面が希釈空間２４に露出されるので、電極板１０，１０’が効率的に冷却される。

Claims (1)

1. 塩酸を電気分解するための無膈膜電解槽において、
   密閉された内部空間を有する外装ケース（２２）、
   前記外装ケース（２２）の内部に互いに対向するように離隔して配置される一対の電極板（１０，１０’）、及び、
   前記一対の電極板（１０，１０’）の間に配置されて前記外装ケース（２２）の内部空間を電解空間（１６）と、希釈空間（２４）とに区画する区画部材（１２）を含んでなり、
   前記電解空間（１６）の一側には塩酸が投入される塩酸投入口（１８）が形成され、
   前記区画部材（１２）には前記塩酸が電解分解されて発生される塩素ガスを前記希釈空間（２４）に排出させる通孔（２０）が形成され、
   前記希釈空間（２４）の一側には前記塩素ガスを溶解及び希釈するための希釈水が供給される希釈水供給口（２６）が形成され、他側には前記塩素ガスが希釈水に溶解されて生成された次亜塩素酸水を外部に排出させる次亜塩素酸水排出口（２８）が形成され、
   前記電極板（１０，１０’）には前記希釈空間（２４）に延長される延長部（１０ａ，１０’ａ）が形成され、
   前記希釈空間（２４）に流入される希釈水が前記電極板（１０，１０’）の延長部（１０ａ，１０’ａ）と接触されて前記電極板（１０，１０’）が冷却され、
   前記希釈空間（２４）は前記電解空間（１６）の上側に形成され、前記区画部材（１２）の前記電解空間（１６）に向かう底面には塩素ガスを前記通孔（２０）に排出されるようにガイドする傾斜面（３０）が形成され、前記電解空間（１６）の上端部が上方に向かうほど幅が狭くなる形状を有することを特徴とする無膈膜電解槽。

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