JP5830430B2 - Electrolyzed water production equipment - Google Patents

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Description

本発明は、電解質を含む水溶液を電気分解して電解水を製造する装置に関し、特に、電解槽として2室型の有隔膜電解槽を用い、陽極室に電解質溶液を循環供給してアルカリ性電解水を生成する電解水製造装置に関する。   The present invention relates to an apparatus for producing electrolyzed water by electrolyzing an aqueous solution containing an electrolyte, and in particular, an alkaline electrolyzed water using a two-chamber type diaphragm electrolyzer as an electrolyzer and circulatingly supplying an electrolyte solution to an anode chamber. The present invention relates to an electrolyzed water production apparatus that generates

電解質として炭酸水素ナトリウム(NaHCO3)、炭酸カリウム(K2CO3)などのアルカリ金属イオンを含有する塩を用いた水溶液を電解することによって、電解槽の陰極側からはアルカリ性電解水が得られる。アルカリ性電解水は、水酸化物イオンを多量に含んで強いアルカリ性を示すため、油分やたんぱく質を含む汚れに対して強い洗浄力を有するほか、鉄など一部の金属に対して防錆効果があることが知られている。そのため、アルカリ性電解水は、特に金属加工業などの現場での使用が期待されている。アルカリ性電解水の生成に際し、電解質としてアルカリ金属の炭酸塩や炭酸水素塩(重炭酸塩)を用いると、塩化ナトリウム(NaCl)などのハロゲン化物を電解質として用いた場合と異なり、電解槽での陽極反応において塩素などの腐食性や毒性を有するガスを発生しない。 By electrolyzing an aqueous solution using a salt containing alkali metal ions such as sodium bicarbonate (NaHCO 3 ) and potassium carbonate (K 2 CO 3 ) as an electrolyte, alkaline electrolyzed water is obtained from the cathode side of the electrolytic cell. . Since alkaline electrolyzed water contains a large amount of hydroxide ions and exhibits strong alkalinity, it has a strong detergency against dirt containing oil and protein, and also has a rust-proofing effect on some metals such as iron. It is known. Therefore, alkaline electrolyzed water is expected to be used in the field such as metal processing industry. In the production of alkaline electrolyzed water, if an alkali metal carbonate or bicarbonate (bicarbonate) is used as the electrolyte, unlike the case where a halide such as sodium chloride (NaCl) is used as the electrolyte, the anode in the electrolytic cell Does not generate corrosive or toxic gases such as chlorine in the reaction.

アルカリ性電解水を製造する方法としては、特許文献1に記載されるように、イオン交換機能を有する隔膜を使用して電解槽を陰極室及び陽極室に区分した2室型の有隔膜電解槽を用いる方法がある。陰極室には陰極が備えられ、陽極室には陽極が備えられ、隔膜によって陰極室と陽極室とが仕切られている。このような電解槽を用いた電解水製造装置では、陽極室に対して高濃度の電解質水溶液を循環させることで、隔膜を介して陰極室にそれぞれ陽イオンを安定して供給することが可能となり、陰極室において安定してアルカリ性電解水を生成することが可能となる。その際、陰極室には、電解質を含ませていない原水が、外部に供給されたアルカリ性電解水に見合うだけ供給される。   As a method for producing alkaline electrolyzed water, as described in Patent Document 1, a two-chamber type diaphragm electrolytic cell in which an electrolytic cell is divided into a cathode chamber and an anode chamber using a diaphragm having an ion exchange function is used. There is a method to use. The cathode chamber is provided with a cathode, the anode chamber is provided with an anode, and the cathode chamber and the anode chamber are partitioned by a diaphragm. In the electrolyzed water production apparatus using such an electrolytic cell, it becomes possible to stably supply cations to the cathode chamber through the diaphragm by circulating a high concentration electrolyte aqueous solution to the anode chamber. It is possible to stably generate alkaline electrolyzed water in the cathode chamber. At that time, raw water containing no electrolyte is supplied to the cathode chamber as much as the alkaline electrolytic water supplied to the outside.

隔膜としては、一般に、高分子材料からなるイオン交換膜が使用され、そのような膜はたわみ易く容易に変形する。2室型の電解槽では1枚の隔膜の両側に電極が配置されるため、電極によって隔膜を挟持することは可能である。しかしながら実際には、陽極室や陰極室からの液漏れを防ぐ必要があり、また、隔膜は陽極室と陰極室との間での溶液の接触を防ぐ機能を有する必要があるから、電解槽の陽極室側の構造体と隔膜の外周部の間、及び、陰極室側の構造体と隔膜の外周部との間には、ガスケットやO−リングといったシール部材が配置される。陽極及び陰極は、それぞれ陽極室側の構造体及び陰極室側の構造体に取り付けられる。そのため、シール材が厚みを有することによって生ずる隙間や、電極(陽極及び陰極)の傾きなどによって、隔膜と電極と完全に密着させることは難しい。陽極室や陰極室において、隔膜と電極との間に隙間ができて両者間の距離が大きくなると、導電率の低い原水などがその隙間に流れ込んで電気抵抗が生ずることとなり、電解電圧の上昇や電解効率の低下がもたらされるほか、電極や隔膜の劣化を早めるおそれがある。したがって、有隔膜式の電解槽を有する電解水製造装置を長期にわたり安定して運転させるためには、隔膜と電極とを密着させた状態で固定することが必要である。なお、隔膜と電極を密着させて電解水を製造する際には、陰極室と陽極室との間でのイオンの移動を阻害しないために、電極としては多孔形状のもの、例えば、パンチングメタルによるものやメッシュ状のものが使用される。   As the diaphragm, an ion exchange membrane made of a polymer material is generally used, and such a membrane is easily bent and easily deformed. In the two-chamber type electrolytic cell, electrodes are disposed on both sides of one diaphragm, so that the diaphragm can be sandwiched between the electrodes. However, in actuality, it is necessary to prevent liquid leakage from the anode chamber and the cathode chamber, and the diaphragm needs to have a function to prevent contact of the solution between the anode chamber and the cathode chamber. Sealing members such as gaskets and O-rings are arranged between the structure on the anode chamber side and the outer periphery of the diaphragm, and between the structure on the cathode chamber side and the outer periphery of the diaphragm. The anode and the cathode are attached to the structure on the anode chamber side and the structure on the cathode chamber side, respectively. Therefore, it is difficult to make the diaphragm and the electrode completely adhere to each other due to a gap generated when the sealing material has a thickness, an inclination of the electrode (anode and cathode), or the like. In the anode chamber or the cathode chamber, when a gap is formed between the diaphragm and the electrode and the distance between the two becomes large, raw water having a low conductivity flows into the gap and an electric resistance is generated, and an increase in electrolytic voltage is caused. In addition to a decrease in electrolytic efficiency, there is a risk of deteriorating the electrodes and diaphragm. Therefore, in order to stably operate the electrolyzed water production apparatus having the diaphragm type electrolytic cell for a long period of time, it is necessary to fix the diaphragm and the electrode in close contact with each other. When producing electrolyzed water by closely contacting the diaphragm and the electrode, in order not to inhibit the movement of ions between the cathode chamber and the anode chamber, the electrode is made of a porous material such as punching metal. A thing or a mesh-like thing is used.

特開2004−42025号公報JP 2004-42025 A

有隔膜式電解槽を用いる電解水製造装置では、電解効率を向上させ、隔膜の寿命を長くし、長期間にわたって安定して電解水生成を行うためには、隔膜と電極との密着性を安定して保持する必要があり、隔膜に大きな負荷を与えずに密着性を保持する有効な手法が求められている。   In an electrolyzed water production system that uses a diaphragm-type electrolytic cell, in order to improve electrolysis efficiency, extend the life of the diaphragm, and stably generate electrolyzed water over a long period of time, the adhesion between the diaphragm and the electrode is stable. Therefore, there is a need for an effective method for maintaining adhesion without applying a large load to the diaphragm.

本発明の目的は、2室型の有隔膜式の電解槽を用いてアルカリ性電解水を生成する電解水製造装置であって、隔膜に大きな負荷をかけることなく電極と隔膜の密着性を保持することができ、長期間にわたる安定運転が可能な電解水製造装置を提供することにある。   An object of the present invention is an electrolyzed water production apparatus that generates alkaline electrolyzed water using a two-chamber diaphragm electrolyzer, and maintains the adhesion between the electrode and the diaphragm without imposing a large load on the diaphragm. It is an object of the present invention to provide an electrolyzed water production apparatus that can operate stably over a long period of time.

本発明の電解水製造装置は、多孔形状の陽極を配した陽極室と、多孔形状の陰極を配した陰極室と、陽極室と陰極室を隔てる陽イオン交換膜からなる隔膜とを備える電解槽を有し、隔膜の外周部と陰極との間に電解槽からの液漏れを防ぐシール部材が介在し、陰極室においてアルカリ性電解水を生成する電解水製造装置において、陽極室に供給される電解質水溶液を保持するタンクと、タンクから電解質水溶液を陽極室に循環供給する循環供給手段と、を備え、陽極室内の圧力を陰極室内の圧力よりも高くして隔膜の陰極への密着状態を保持することを特徴とする。   An electrolyzed water production apparatus of the present invention comprises an anode chamber provided with a porous anode, a cathode chamber provided with a porous cathode, and a diaphragm comprising a cation exchange membrane separating the anode chamber and the cathode chamber. In the electrolyzed water production apparatus for producing alkaline electrolyzed water in the cathode chamber, an electrolyte supplied to the anode chamber is interposed between the outer peripheral portion of the diaphragm and the cathode, and a sealing member for preventing liquid leakage from the electrolytic cell is interposed A tank for holding the aqueous solution, and a circulation supply means for circulating and supplying the aqueous electrolyte solution from the tank to the anode chamber, and maintaining the pressure in the anode chamber higher than the pressure in the cathode chamber to keep the diaphragm in close contact with the cathode It is characterized by that.

本発明は、陽極室内の圧力を陰極室内の圧力よりも高くすることにより、隔膜の外周部と陰極室との間にシール部材が介在する場合であっても、隔膜及び各電極に対する負荷を低減させつつ隔膜を陰極に密着させることができて電解の効率を向上させることができる。また、変形の繰り返しによる隔膜の劣化を防ぐことができる。これらにより、2室型の有膜式電解槽を有する電解水製造装置を長期にわたり安定して運転させることができる、という効果がある。   The present invention reduces the load on the diaphragm and each electrode even when a seal member is interposed between the outer periphery of the diaphragm and the cathode chamber by making the pressure in the anode chamber higher than the pressure in the cathode chamber. Thus, the diaphragm can be brought into close contact with the cathode, and the efficiency of electrolysis can be improved. Moreover, the deterioration of the diaphragm due to repeated deformation can be prevented. By these, there exists an effect that the electrolyzed water manufacturing apparatus which has a two-chamber type membrane-type electrolytic cell can be operated stably over a long period of time.

本発明の実施の一形態の電解水製造装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the electrolyzed water manufacturing apparatus of one Embodiment of this invention. (a),(b)は、それぞれ、シール部材の表面との段差が生じないように形成された陰極の断面図と上面図である。(A), (b) is sectional drawing and a top view of the cathode formed so that the level | step difference with the surface of a sealing member may not arise, respectively. 本発明の別の実施の形態の電解水製造装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the electrolyzed water manufacturing apparatus of another embodiment of this invention. 隔膜に当接する支持体を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the support body contact | abutted to a diaphragm. 各電極及び隔膜を保持する支持体の配置を示す平面図である。It is a top view which shows arrangement | positioning of the support body holding each electrode and a diaphragm. 図5に示した支持体の斜視図である。It is a perspective view of the support body shown in FIG. 実施例1、参考例1及び比較例1−1,1−2における陰極室の圧力と電極間電圧の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the pressure of the cathode chamber and the voltage between electrodes in Example 1, Reference Example 1, and Comparative Examples 1-1 and 1-2. 実施例2及び比較例2−1,2−2における陰極室の圧力と電極間電圧の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the pressure of the cathode chamber in Example 2 and Comparative Examples 2-1 and 2-2, and the voltage between electrodes. 陽極室に供給される電解質溶液の導電率と電極間電圧との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the electrical conductivity of the electrolyte solution supplied to an anode chamber, and the voltage between electrodes. 図9に示した関係を炭酸水素ナトリウムの濃度により示したグラフである。It is the graph which showed the relationship shown in FIG. 9 with the density | concentration of sodium hydrogencarbonate. 電解質として炭酸カリウム溶液を用いた仮定して図9に示した関係を炭酸カリウムの濃度に換算したグラフである。10 is a graph in which the relationship shown in FIG. 9 is converted into a concentration of potassium carbonate on the assumption that a potassium carbonate solution is used as an electrolyte.

次に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。   Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1に示す本発明の実施の一形態の電解水製造装置は、アルカリ性電解水を生成する2室型の有隔膜式の電解槽1を備えている。電解槽1は、陽極12を配した陽極室11と、陰極14を配した陰極室13とを備えている。陽極室11と陰極室13との間は、陽イオン交換膜からなる隔膜15によって仕切られている。陽極室11及び陰極室13は、いずれも、例えば、隔膜15が配置されるべき位置に開口を有する略直方体の容器状の構造体として形成されており、電解槽1は、陽極室11側の構造体の開口面(例えばフランジ面)と陰極室13側の構造体の開口面とによって隔膜15を挟み込んだ構造を有している。隔膜15によって陽極室11と陰極室13とが完全に仕切られ、かつ、電解槽1からの液漏れが生じないように、陽極室11側の開口面と隔膜15の外周部との間には、ガスケットあるいはO−リングなどのシール部材16が配置されており、同様に、陰極室13側の開口面と隔膜15の外周部との間にもシール部材17が配置されている。シール部材16,17の厚みは、例えば、0.1mm〜1mm程度のものである。図示していないが、外部の直流電源により、陽極12が正(+)に陰極15が負(−)となるように直流電圧が印加されるようになっている。   The electrolyzed water production apparatus according to an embodiment of the present invention shown in FIG. 1 includes a two-chamber diaphragm membrane electrolytic cell 1 that generates alkaline electrolyzed water. The electrolytic cell 1 includes an anode chamber 11 provided with an anode 12 and a cathode chamber 13 provided with a cathode 14. The anode chamber 11 and the cathode chamber 13 are partitioned by a diaphragm 15 made of a cation exchange membrane. The anode chamber 11 and the cathode chamber 13 are both formed as, for example, a substantially rectangular parallelepiped container-like structure having an opening at a position where the diaphragm 15 is to be disposed. The diaphragm 15 is sandwiched between the opening surface (for example, the flange surface) of the structure and the opening surface of the structure on the cathode chamber 13 side. The anode chamber 11 and the cathode chamber 13 are completely partitioned by the diaphragm 15, and between the opening surface on the anode chamber 11 side and the outer peripheral portion of the diaphragm 15 so that liquid leakage from the electrolytic cell 1 does not occur. Further, a seal member 16 such as a gasket or an O-ring is disposed. Similarly, a seal member 17 is disposed between the opening surface on the cathode chamber 13 side and the outer peripheral portion of the diaphragm 15. The thickness of the sealing members 16 and 17 is, for example, about 0.1 mm to 1 mm. Although not shown, a DC voltage is applied by an external DC power supply so that the anode 12 is positive (+) and the cathode 15 is negative (-).

陽極12及び陰極14は、多孔形状の板状電極として構成されるものであって、例えば、金属メッシュ、パンチングメタルなどからなる。陽極12は、その隔膜15側の表面が陽極室11の開口面によって形成される平面上にあるように陽極室11内に配置され、同様に、陰極14は、その隔膜15側の表面が陰極室13の開口面によって形成される平面上にあるように陰極室13内に配置されている。後述するように本実施形態では、隔膜15が陰極14の表面に対して密着するように構成されている。しかしながらシール部材17があるので、隔膜15はシール部材17の厚さの分だけたわんで陰極14に密着することになる。その分、陽極12と隔膜15との間には隙間が生じている。   The anode 12 and the cathode 14 are configured as porous plate-like electrodes, and are made of, for example, a metal mesh or a punching metal. The anode 12 is disposed in the anode chamber 11 such that the surface on the diaphragm 15 side is on a plane formed by the opening surface of the anode chamber 11. Similarly, the cathode 14 has the surface on the diaphragm 15 side in the cathode. The cathode chamber 13 is disposed so as to be on a plane formed by the opening surface of the chamber 13. As will be described later, in this embodiment, the diaphragm 15 is configured to be in close contact with the surface of the cathode 14. However, since there is the sealing member 17, the diaphragm 15 is bent by the thickness of the sealing member 17 and is in close contact with the cathode 14. Accordingly, a gap is formed between the anode 12 and the diaphragm 15.

陽極室11に対して炭酸水素ナトリウム溶液、炭酸水素カリウム(KHCO3)溶液などの電解質溶液を供給するために電解質溶液貯留タンク3が設けられており、電解質溶液貯留タンク3からポンプ4により供給配管5を介して電解質溶液は陽極室11の下端に供給され、陽極室11の上端から排出配管6を経て電解質溶液貯留タンク3に戻されるようになっている。すなわち、供給配管5に設けられたポンプ4によって陽極室11と電解質溶液貯留タンク3との間で電解質溶液が循環供給されることとなり、陽極室11内では電解質溶液は下から上へと流れる。電解質溶液貯留タンク3には、常時、高濃度の電解質溶液が貯留されている。例えば、循環する電解質溶液を飽和溶液とするために、電解質溶液貯留タンク3には固形状の電解質(例えば固体の炭酸水素ナトリウム)を投入しておいてもよい。電解質溶液としては、上記の炭酸水素ナトリウム溶液及び炭酸水素カリウム溶液のほか、例えば、炭酸ナトリウム(Na2CO3)溶液あるいは炭酸カリウム溶液など、各種のアルカリ金属炭酸塩溶液やアルカリ金属炭酸水素塩溶液などを用いることができる。 An electrolyte solution storage tank 3 is provided for supplying an electrolyte solution such as a sodium hydrogen carbonate solution and a potassium hydrogen carbonate (KHCO 3 ) solution to the anode chamber 11, and a supply pipe is supplied from the electrolyte solution storage tank 3 by a pump 4. The electrolyte solution is supplied to the lower end of the anode chamber 11 through 5, and returned to the electrolyte solution storage tank 3 from the upper end of the anode chamber 11 through the discharge pipe 6. That is, the electrolyte solution is circulated and supplied between the anode chamber 11 and the electrolyte solution storage tank 3 by the pump 4 provided in the supply pipe 5, and the electrolyte solution flows from the bottom to the top in the anode chamber 11. The electrolyte solution storage tank 3 always stores a high concentration electrolyte solution. For example, in order to make the circulating electrolyte solution a saturated solution, a solid electrolyte (for example, solid sodium hydrogen carbonate) may be put into the electrolyte solution storage tank 3. Examples of the electrolyte solution include various alkali metal carbonate solutions and alkali metal bicarbonate solutions such as a sodium carbonate (Na 2 CO 3 ) solution and a potassium carbonate solution in addition to the above-described sodium bicarbonate solution and potassium bicarbonate solution. Etc. can be used.

陰極室13には、その下端から、純水や軟化器で処理した軟水など、硬度成分を含まない水を原水として供給する。カルシウムやマグネシウムなどの硬度成分を含まない水を原水として供給するのは、pHが高いアルカリ性電解水中で硬度成分がスケールとして析出するのを防ぐためである。電解反応により陰極室13で生成したアルカリ性電解水は、陰極室13の上端から外部に供給されるようになっている。したがって、この電解水製造装置では、陽極室11及び陰極室13のいずれにおいてもその内部での水の流れも下から上に向かう方向となっている。   From the lower end of the cathode chamber 13, water containing no hardness component such as pure water or soft water treated with a softener is supplied as raw water. The reason why water containing no hardness component such as calcium or magnesium is supplied as raw water is to prevent the hardness component from depositing as scale in alkaline electrolyzed water having a high pH. The alkaline electrolyzed water generated in the cathode chamber 13 by the electrolytic reaction is supplied to the outside from the upper end of the cathode chamber 13. Therefore, in this electrolyzed water production apparatus, the flow of water in both the anode chamber 11 and the cathode chamber 13 is directed from the bottom to the top.

この電解水製造装置では、ポンプ4により電解質溶液を陽極室11に循環させつつ陰極室13に原水を供給し、陽極12と陰極14との間に直流電圧を印加することによって、陽極室11内の陽イオンが隔膜15を介して陰極室13側に移動する。その結果、電解水生成に関する公知の反応により、陰極室13からはアルカリ性電解水が得られることになる。   In this electrolyzed water production apparatus, raw water is supplied to the cathode chamber 13 while circulating the electrolyte solution to the anode chamber 11 by the pump 4, and a direct current voltage is applied between the anode 12 and the cathode 14, whereby the inside of the anode chamber 11. Cations move to the cathode chamber 13 side through the diaphragm 15. As a result, alkaline electrolyzed water is obtained from the cathode chamber 13 by a known reaction relating to electrolyzed water generation.

本実施形態の電解水製造装置では、陽極室11内の圧力を陰極室13よりも高く設定することで、隔膜15である陽イオン交換膜を陰極14側に押し付けて密着させ、隔膜15と陰極14との間での電圧降下の発生を防止し、電解の効率を向上させる。陽極室11内の圧力を上げるために、排出配管6には、圧力調整用のニードル弁7が設けられている。ニードル弁7は、配管に設けられて流量に応じた圧力差を発生する絞り手段として機能するものである。ポンプ4での吐出量とニードル弁7の開度とを調整することにより陽極室11内の圧力を制御できるから、陰極室13内での圧力変動を考慮して陽極室11内の圧力を設定することによって、陽極室11内の圧力を陰極室13内の圧力よりも高くすることができる。隔膜15がたわんで陰極14の表面に密着した結果、隔膜15と陽極12の表面との間に隙間が形成されてこの隙間内に電解質溶液が入り込むことになるが、陽極室11内の電解質溶液は陰極室13内の原水に比べて導電率が著しく高いので、後述の実施例3で示すように、隔膜15と陽極12の表面の間で発生する電圧降下は微々たるものであり、電解効率を低下させない。   In the electrolyzed water production apparatus of the present embodiment, the pressure in the anode chamber 11 is set higher than that in the cathode chamber 13, so that the cation exchange membrane, which is the diaphragm 15, is pressed and brought into close contact with the cathode 14 side. 14 is prevented, and the efficiency of electrolysis is improved. In order to increase the pressure in the anode chamber 11, a pressure adjusting needle valve 7 is provided in the discharge pipe 6. The needle valve 7 functions as a throttle means that is provided in the pipe and generates a pressure difference according to the flow rate. Since the pressure in the anode chamber 11 can be controlled by adjusting the discharge amount of the pump 4 and the opening degree of the needle valve 7, the pressure in the anode chamber 11 is set in consideration of the pressure fluctuation in the cathode chamber 13. By doing so, the pressure in the anode chamber 11 can be made higher than the pressure in the cathode chamber 13. As a result of the diaphragm 15 being bent and closely contacting the surface of the cathode 14, a gap is formed between the diaphragm 15 and the surface of the anode 12, and the electrolyte solution enters the gap, but the electrolyte solution in the anode chamber 11. Has a remarkably higher electrical conductivity than the raw water in the cathode chamber 13, so that the voltage drop generated between the surface of the diaphragm 15 and the anode 12 is insignificant, as shown in Example 3 described later. Does not decrease.

陽極室11内の圧力を陰極室13内の圧力よりも高くする手法としては、上述した排出配管6にニードル弁や絞りを設けるもののほか、陽極室11を出た後の電解質溶液の出口を電解槽1よりも高い位置で大気に開放し、電解槽1と電解質溶液出口との高低差の分だけの水頭圧が陽極室11に加わるような方法を用いることができる。   As a method of making the pressure in the anode chamber 11 higher than the pressure in the cathode chamber 13, in addition to providing a needle valve and a throttle in the discharge pipe 6 described above, the electrolyte solution outlet after leaving the anode chamber 11 is electrolyzed. It is possible to use a method in which the head is opened to the atmosphere at a position higher than the tank 1 and a water head pressure corresponding to the difference in height between the electrolytic cell 1 and the electrolyte solution outlet is applied to the anode chamber 11.

ところで、図1に示した構成では、ガスケットなどのシール部材17の分だけ隔膜15をたわませて隔膜15を陰極14の表面に密着させている。この場合、陰極14の接液部(すなわち陰極14の隔膜15側の表面であってシール部材17によって覆われない部分)であってシール部材17の近傍の位置(すなわち接液部の外縁部)では、隔膜15と陰極14とが十分に密着しないおそれがあり、また、たわませたことの影響が隔膜15に及ぶおそれもある。そこで、陰極14として、シール部材17の厚さの分だけ接液部が押し出されて形成され、それにより、接液部の周囲に対してシール部材17がフィットして、シール部材17の隔膜15側の表面と接液部の表面との間に段差が生じないようにしたものを使用することもできる。図2は、そのような陰極14の構造を示すものであって、(a)は断面図であり、(b)は平面図である。陰極14は略長方形の板状の部材として設けられており、直流電源との電気的な接続のためにタブ状の給電端子14aを備えている。陽極室11と陰極室13との間のイオンの移動を妨げないように、陰極14には多数の孔部14bが形成されている。接液部14cに対応して陰極14はシール部材17の厚みの分だけ厚く形成されており、これによって、シール部材17の内周面に接液部14cがぴったりと嵌まり込み、シール部材17の表面と接液部14cの表面との間に段差が生じないようになる。このような陰極14を用いると、陽極室11内の圧力を陰極室13内の圧力を高めることにより、隔膜15がたわまないでぴったりと陰極14の接液部14cの表面に密着することとなる。これにより、隔膜15に機械的なストレスを加えることなく、隔膜15と陰極14との間で生じる電圧をさらに低下させることができるようになる。   In the configuration shown in FIG. 1, the diaphragm 15 is bent by the amount of the sealing member 17 such as a gasket so that the diaphragm 15 is in close contact with the surface of the cathode 14. In this case, the liquid contact portion of the cathode 14 (that is, the surface of the cathode 14 on the side of the diaphragm 15 that is not covered by the seal member 17) and the position near the seal member 17 (that is, the outer edge portion of the liquid contact portion). Then, there is a possibility that the diaphragm 15 and the cathode 14 are not sufficiently adhered to each other, and there is a possibility that the effect of bending is exerted on the diaphragm 15. Therefore, the cathode 14 is formed by extruding the liquid contact portion by the thickness of the seal member 17, whereby the seal member 17 fits around the liquid contact portion, and the diaphragm 15 of the seal member 17 is formed. It is also possible to use one that does not cause a step between the surface on the side and the surface of the wetted part. FIG. 2 shows the structure of such a cathode 14, wherein (a) is a cross-sectional view and (b) is a plan view. The cathode 14 is provided as a substantially rectangular plate-like member, and includes a tab-shaped power supply terminal 14a for electrical connection with a DC power source. A large number of holes 14 b are formed in the cathode 14 so as not to hinder the movement of ions between the anode chamber 11 and the cathode chamber 13. Corresponding to the liquid contact portion 14 c, the cathode 14 is formed to be thicker by the thickness of the seal member 17, so that the liquid contact portion 14 c fits snugly into the inner peripheral surface of the seal member 17, and the seal member 17. No step is generated between the surface of the liquid and the surface of the liquid contact portion 14c. When such a cathode 14 is used, the pressure in the anode chamber 11 is increased to increase the pressure in the cathode chamber 13, so that the diaphragm 15 does not bend and closely contacts the surface of the liquid contact portion 14 c of the cathode 14. It becomes. Thus, the voltage generated between the diaphragm 15 and the cathode 14 can be further reduced without applying mechanical stress to the diaphragm 15.

以上説明した電解水製造装置では、陽極室11内を陰極室13内よりも高い圧力として隔膜15を陰極14の表面に密着させている。しかしながら、陰極室11からのアルカリ性電解水の供給先の変更などにより、陰極室13内の方が陽極室11内よりも圧力が高くなる場合がある。そのような場合においても電解槽1への負荷を低減するため、隔膜15を陰極14に当接させる支持体を陽極室11内に設け、隔膜15を陰極14により確実に密着させるようにすることもできる。図3はこのような支持体を設けた電解水製造装置を示している。図3に示したものでは、陽極12と隔膜15とに当接する支持体20を設けけ、隔膜25と陰極14との密着性を維持するようにしている。支持体20を設ける空間を確保するために、陽極12は、図1に示したものに比べ、陽極室11の内部方向に後退して設けられている。図4は、支持体20の構成を示している。図4においては、支持体20と隔膜15との位置関係を明示するために、陽極12については点線で示して陽極12によって隠れるべき部分も図示されるようにしている。支持体20は、陽極室11内における水の流れを阻害しないように、電解槽1内で上下方向(すなわち水の流れ方向)に延びて対向する2側面がそれぞれ陽極12及び隔膜15に当接する角柱状の複数本の角棒部材21と、これらの複数本の角棒部材21に対して垂直に交わる丸棒部材22によって構成されている。   In the electrolyzed water production apparatus described above, the diaphragm 15 is brought into close contact with the surface of the cathode 14 with the pressure in the anode chamber 11 higher than that in the cathode chamber 13. However, the pressure in the cathode chamber 13 may be higher than that in the anode chamber 11 due to a change in the supply destination of alkaline electrolyzed water from the cathode chamber 11. Even in such a case, in order to reduce the load on the electrolytic cell 1, a support body for bringing the diaphragm 15 into contact with the cathode 14 is provided in the anode chamber 11, and the diaphragm 15 is securely adhered to the cathode 14. You can also. FIG. 3 shows an electrolyzed water production apparatus provided with such a support. In the structure shown in FIG. 3, a support 20 that contacts the anode 12 and the diaphragm 15 is provided to maintain the adhesion between the diaphragm 25 and the cathode 14. In order to secure a space in which the support 20 is provided, the anode 12 is provided so as to recede toward the inside of the anode chamber 11 as compared with that shown in FIG. FIG. 4 shows the configuration of the support 20. In FIG. 4, in order to clearly show the positional relationship between the support 20 and the diaphragm 15, the anode 12 is indicated by a dotted line so that a portion to be hidden by the anode 12 is also illustrated. The support 20 extends in the vertical direction (that is, the water flow direction) in the electrolytic cell 1 so that the two side surfaces facing each other are in contact with the anode 12 and the diaphragm 15 so as not to obstruct the flow of water in the anode chamber 11. A plurality of prismatic prismatic bar members 21 and a round bar member 22 that intersects with the plurality of prismatic bar members 21 perpendicularly.

さらに、陽極12や陰極14のたわみや傾きを抑えるために、陽極12自体を保持する支持体や陰極14自体を保持する支持体をそれぞれ陽極室11や陰極室13内に設けてもよい。図5は、陽極12と隔膜15との間に設けられる支持体20の他に、陽極12自体を保持する支持体23と、陰極14自体を保持する支持体24を電解槽1内に備えた構成を示す平面図であり、図6は支持体20,23,24を示す斜視図である。支持体23は、陽極12をその隔膜15に面しない方の面から保持するものであり、図4に示した支持体20と同様に、陽極室11内での水の流れ方向に延びて側面が陽極12に当接する複数本の角棒部材21と、これらの複数本の角棒部材21に対して垂直に交わる丸棒部材22によって構成されている。陽極12は、支持体20と支持体23とによって挟まれることになる。陰極室13内にあって陰極14を保持する支持体24は、陰極14をその隔膜15に面しない方の面から支持するものであり、支持体23と同じ形状のものであって、陰極室13内での水の流れ方向に延びて側面が陰極14に当接する複数本の角棒部材21と、これらの複数本の角棒部材21に対して垂直に交わる丸棒部材22によって構成されている。これにより、陰極14及び隔膜15は、支持体20と支持体24とによって挟まれることになる。ここで重要なことは、隔膜15に対して過度の負荷をかけないように、隔膜15側の支持体20における角棒部材21の位置と陰極15側の支持体24における角棒部材21の位置とが重なりあわないようにすることであり、図示したものでは、角棒部材21の位置は互い違いとなっている。   Further, in order to suppress the deflection and inclination of the anode 12 and the cathode 14, a support for holding the anode 12 itself and a support for holding the cathode 14 itself may be provided in the anode chamber 11 and the cathode chamber 13, respectively. In FIG. 5, in addition to the support body 20 provided between the anode 12 and the diaphragm 15, a support body 23 for holding the anode 12 itself and a support body 24 for holding the cathode 14 itself are provided in the electrolytic cell 1. FIG. 6 is a perspective view showing the support bodies 20, 23, and 24. FIG. The support 23 holds the anode 12 from the side not facing the diaphragm 15 and extends in the direction of water flow in the anode chamber 11 in the same manner as the support 20 shown in FIG. Is composed of a plurality of square bar members 21 that contact the anode 12 and a round bar member 22 that intersects the plurality of square bar members 21 perpendicularly. The anode 12 is sandwiched between the support 20 and the support 23. The support 24 that holds the cathode 14 in the cathode chamber 13 supports the cathode 14 from the surface that does not face the diaphragm 15 and has the same shape as the support 23. 13 is composed of a plurality of square bar members 21 that extend in the direction of water flow in 13 and whose side surfaces are in contact with the cathode 14, and a round bar member 22 that intersects the plurality of square bar members 21 perpendicularly. Yes. As a result, the cathode 14 and the diaphragm 15 are sandwiched between the support 20 and the support 24. What is important here is that the position of the square bar member 21 on the support body 20 on the diaphragm 15 side and the position of the square bar member 21 on the support body 24 on the cathode 15 side so that an excessive load is not applied to the diaphragm 15. And the positions of the square bar members 21 are staggered in the illustrated case.

上述した各支持体20,23,24は、電解質溶液や電解水に対して耐食性を有する材料で構成される。例えば、塩化ビニル樹脂によって支持体は構成される。このような支持体は、電解槽からは分離可能なように構成されてもよいし、電解槽に対して直接接着されていてもよいし、あるいは電解槽と一体となった形状のものであってもよい。   Each of the supports 20, 23, 24 described above is made of a material that has corrosion resistance to the electrolyte solution and the electrolyzed water. For example, the support is made of vinyl chloride resin. Such a support may be configured to be separable from the electrolytic cell, may be directly bonded to the electrolytic cell, or has a shape integrated with the electrolytic cell. May be.

ここで示している例では、例えばニードル弁7を設けることによって陽極室11内の圧力の方が陰極室13内の圧力より高くなるようにしているので、支持体20は、隔膜15を強く陰極14に押圧するものである必要はなく、各電極及び隔膜15に軽く当接する程度のものでよい。   In the example shown here, for example, by providing the needle valve 7, the pressure in the anode chamber 11 is made higher than the pressure in the cathode chamber 13, so that the support 20 strongly strengthens the diaphragm 15. It is not necessary to press against the electrode 14, and it is sufficient to lightly contact each electrode and the diaphragm 15.

次に、上述した電解水製造装置を実際に製作し、アルカリ性電解水を製造した例について説明する。   Next, the example which manufactured the electrolyzed water manufacturing apparatus mentioned above actually and manufactured alkaline electrolyzed water is demonstrated.

《実施例1》
(1)陽イオン交換膜
隔膜15に用いる陽イオン交換膜として、フッ素系陽イオン交換膜(デュポン製ナフィオンN−424、厚さ183μm)を縦12cm、横11cmに切断したものを使用した。
Example 1
(1) Cation exchange membrane As a cation exchange membrane used for the diaphragm 15, what cut | disconnected a fluorine-type cation exchange membrane (DuPont Nafion N-424, thickness 183 micrometers) to 12 cm long and 11 cm wide was used.

(2)電解水製造装置
上記の陽イオン交換膜を隔膜として用いて、図1に示した構成の電解水製造装置を作製した。陽極12としては、チタン基板に酸化イリジウムと白金を被覆したパンチングメタル形状の電極を選定し、陰極14としては、チタン基板に白金を被覆したパンチングメタル形状の電極を使用した。各電極は、有効面積が100cm2で、開口率が47.2%となるように表面に直径3mmの孔を有している。陰極14に密着するように隔膜15を配設し、電解槽1内を仕切ることで2槽式の電解槽を作製した。なお陽極12と隔膜15との間のシール部材16として、また、陰極14と隔膜15との間のシール部材17として、それぞれ、厚さ0.5mmのガスケットを配設した。ガスケットは、EPDM(エチレン・プロピレン・ジエンモノマー)ゴムからなる。シール部材17としてこのようなガスケットを設けたことにより、隔膜15がたわんでいない状態では、隔膜15と陰極14の表面との間にはガスケットの厚さの分だけの空隙が生じることになるので、陽極室11と陰極室13との間の圧力差によって隔膜15をたわませて、隔膜15を陰極14の表面に密着させるようにした。陽極室11と陰極室13の容積は各々100cm3とした。
(2) Electrolyzed water production apparatus Using the cation exchange membrane as a diaphragm, an electrolyzed water production apparatus having the configuration shown in FIG. 1 was produced. As the anode 12, a punching metal electrode having a titanium substrate coated with iridium oxide and platinum was selected, and as the cathode 14, a punching metal electrode having a titanium substrate coated with platinum was used. Each electrode has a hole with a diameter of 3 mm on the surface so that the effective area is 100 cm 2 and the aperture ratio is 47.2%. The diaphragm 15 was arrange | positioned so that it might closely_contact | adhere to the cathode 14, and the electrolytic cell 1 was produced by partitioning the inside of the electrolytic cell 1. A gasket having a thickness of 0.5 mm was disposed as a seal member 16 between the anode 12 and the diaphragm 15 and as a seal member 17 between the cathode 14 and the diaphragm 15. The gasket is made of EPDM (ethylene / propylene / diene monomer) rubber. By providing such a gasket as the seal member 17, when the diaphragm 15 is not bent, a gap corresponding to the thickness of the gasket is generated between the diaphragm 15 and the surface of the cathode 14. The diaphragm 15 was bent by the pressure difference between the anode chamber 11 and the cathode chamber 13 so that the diaphragm 15 was brought into close contact with the surface of the cathode 14. The volumes of the anode chamber 11 and the cathode chamber 13 were each 100 cm 3 .

陽極室11に供給される電解質として飽和炭酸水素ナトリウム水溶液を用いることとし、陽極室11には、電解質溶液貯留タンク3内の炭酸水素ナトリウム水溶液を陽極室11の下部から上部へ通液するための供給配管5と排出配管6とを接続した。陽極室11に対し、ポンプ4によって電解質溶液を5L/分で循環通水した。このときの陽極室11の出口における水圧は16kPaであるようにした。陰極室13には、純水を流速1L/分で通水した。この状態で電解電流を14Aとする定電流電解を行い、電解中に陰極室13出口における圧力を3,6,8,10,12,14kPaと変化させた。陰極室13の出口圧力変更から3分後の電解電圧として1秒間間隔で1分間計測し、平均値を算出した。ここでいう電解電圧とは、電解電流を流している状態での陽極12と陰極14との電極間電圧のことである。結果を図7に示す。陰極室13の出口の圧力を3〜14kPaに変動させたときも、陽極室11内の圧力が陰極室13内の圧力よりも高い状態が保たれており、電解電圧は5.2Vで安定していた。   A saturated sodium hydrogen carbonate aqueous solution is used as an electrolyte supplied to the anode chamber 11, and the sodium hydrogen carbonate aqueous solution in the electrolyte solution storage tank 3 is passed through the anode chamber 11 from the lower portion to the upper portion of the anode chamber 11. The supply pipe 5 and the discharge pipe 6 were connected. The electrolyte solution was circulated through the anode chamber 11 at a rate of 5 L / min by the pump 4. The water pressure at the outlet of the anode chamber 11 at this time was 16 kPa. Pure water was passed through the cathode chamber 13 at a flow rate of 1 L / min. In this state, constant current electrolysis with an electrolysis current of 14 A was performed, and the pressure at the outlet of the cathode chamber 13 was changed to 3, 6, 8, 10, 12, and 14 kPa during electrolysis. The electrolysis voltage 3 minutes after changing the outlet pressure of the cathode chamber 13 was measured for 1 minute at intervals of 1 second, and the average value was calculated. The electrolytic voltage here is a voltage between the anode 12 and the cathode 14 in a state where an electrolytic current is flowing. The results are shown in FIG. Even when the pressure at the outlet of the cathode chamber 13 is changed to 3 to 14 kPa, the pressure in the anode chamber 11 is kept higher than the pressure in the cathode chamber 13, and the electrolytic voltage is stable at 5.2V. It was.

《比較例1−1,1−2》
実施例1と同様の電解水装置装置において、陽極室11の出口の圧力を3kPa(比較例1−1)および10kPa(比較例1−2)としたときに、実施例1と同様の実験を行い、電解電圧を測定した。結果を図7に示す。比較例1−1,1−2では、陰極室13の出口の圧力が陽極室11の出口の圧力を超えたところから電解電圧が上昇を始めた。特に、陰極室13の出口の圧力が14kPaとなったとき、陽極室11の出口圧力が3kPaの条件では11.0V、10kPaの条件では9.8Vまで電解電圧が上昇した。実施例1では陰極室13内の圧力を変動させたときも安定して5.2V程度の電解電圧を保っていたことから、電解時の陽極室11の圧力を陰極室13の圧力よりも高く保つことで、電解槽1にかかる負荷を大幅に低減できることが示された。
<< Comparative Examples 1-1 and 1-2 >>
In the same electrolyzed water device as in Example 1, when the pressure at the outlet of the anode chamber 11 was 3 kPa (Comparative Example 1-1) and 10 kPa (Comparative Example 1-2), the same experiment as in Example 1 was performed. And the electrolysis voltage was measured. The results are shown in FIG. In Comparative Examples 1-1 and 1-2, the electrolysis voltage started to increase when the pressure at the outlet of the cathode chamber 13 exceeded the pressure at the outlet of the anode chamber 11. In particular, when the pressure at the outlet of the cathode chamber 13 was 14 kPa, the electrolysis voltage increased to 19.8 V when the outlet pressure of the anode chamber 11 was 3 kPa and 9.8 V under the conditions of 10 kPa. In Example 1, since the electrolytic voltage of about 5.2 V was stably maintained even when the pressure in the cathode chamber 13 was varied, the pressure in the anode chamber 11 during electrolysis was higher than the pressure in the cathode chamber 13. It was shown that the load applied to the electrolytic cell 1 can be significantly reduced by maintaining the voltage.

《実施例2》
実施例1に示した電解水製造装置において、図2に示したように接液部が0.5mmだけ隔膜15側にせり出した構造の陰極14を使用して、実施例1と同様の実験を行った。結果を図8に示す。せり出し量の0.5mmは、シール部材17の厚さと同じ値であり、これにより、隔膜15はたわむことなく陰極14の表面に密着できることになる。実施例2においても陰極室14出口の圧力を3〜14kPaの範囲で変動させたときに、電解電圧は4.6Vで安定していた。この4.6Vという電解電圧は実施例1の場合よりも低く、隔膜15をたわませることなく陰極14の表面に密着させることによって、さらに電解効率が向上することがわかる。
Example 2
In the electrolyzed water production apparatus shown in Example 1, an experiment similar to that in Example 1 was performed using the cathode 14 having a structure in which the liquid contact portion protruded by 0.5 mm toward the diaphragm 15 as shown in FIG. went. The results are shown in FIG. The protruding amount of 0.5 mm is the same value as the thickness of the seal member 17, so that the diaphragm 15 can be in close contact with the surface of the cathode 14 without bending. Also in Example 2, when the pressure at the outlet of the cathode chamber 14 was varied in the range of 3 to 14 kPa, the electrolytic voltage was stable at 4.6V. The electrolytic voltage of 4.6 V is lower than that in Example 1, and it can be seen that the electrolytic efficiency is further improved by bringing the diaphragm 15 into close contact with the surface of the cathode 14 without bending.

《比較例2−1,2−2》
実施例2と同様の電解水装置装置において、陽極室11の出口の圧力を3kPa(比較例2−1)および10kPa(比較例2−2)としたときに、実施例2と同様の実験を行い、電解電圧を測定した。結果を図8に示す。比較例2−1,2−2では、陰極室13の出口の圧力が陽極室11の出口の圧力を超えたところから電解電圧が上昇を始めた。特に、陰極室13の出口の圧力が14kPaとなったとき、陽極室11の出口圧力が3kPaの条件では8.3V、10kPaの条件では7.1Vまで電解電圧が上昇した。実施例2では陰極室13内のの圧力を変動させたときも安定して4.8V程度の電解電圧を保っていたことから、ここでも、電解時の陽極室11の圧力を陰極室13の圧力よりも高く保つことで、電解槽1にかかる負荷を大幅に低減できることが示された。
<< Comparative Examples 2-1 and 2-2 >>
In the same electrolyzed water device as in Example 2, when the pressure at the outlet of the anode chamber 11 was 3 kPa (Comparative Example 2-1) and 10 kPa (Comparative Example 2-2), the same experiment as in Example 2 was performed. And the electrolysis voltage was measured. The results are shown in FIG. In Comparative Examples 2-1 and 2-2, the electrolysis voltage started to increase when the pressure at the outlet of the cathode chamber 13 exceeded the pressure at the outlet of the anode chamber 11. In particular, when the pressure at the outlet of the cathode chamber 13 was 14 kPa, the electrolysis voltage rose to 8.3 V when the outlet pressure of the anode chamber 11 was 3 kPa and 7.1 V under the conditions of 10 kPa. In Example 2, since the electrolytic voltage of about 4.8 V was stably maintained even when the pressure in the cathode chamber 13 was varied, the pressure in the anode chamber 11 during electrolysis was also changed here. It was shown that the load applied to the electrolytic cell 1 can be significantly reduced by keeping the pressure higher than the pressure.

《参考例1》
隔膜15を陰極14に当接させる支持体を設けたときの電解電圧を検討した。図3及び図4に示す支持体20を陽極12と隔膜15との間に導入し、陽極室11の出口における圧力を3kPaとした条件で実施例1と同様の試験を行った。結果を図7に示す。陰極室13の出口の圧力を3〜14kPaに変動させたとき、電解電圧は6.2V〜6.9Vの間で変化した。ここでは、陽極室11内の圧力が陰極室13内の圧力よりも高い、という条件は満たされていないが、比較例1−1と比較すると、支持体を導入することによって、電解電圧の上昇を抑えられることがわかる。
<< Reference Example 1 >>
The electrolysis voltage when a support body for bringing the diaphragm 15 into contact with the cathode 14 was provided was examined. The support 20 shown in FIGS. 3 and 4 was introduced between the anode 12 and the diaphragm 15, and the same test as in Example 1 was performed under the condition that the pressure at the outlet of the anode chamber 11 was 3 kPa. The results are shown in FIG. When the pressure at the outlet of the cathode chamber 13 was varied from 3 to 14 kPa, the electrolysis voltage varied between 6.2 V and 6.9 V. Here, the condition that the pressure in the anode chamber 11 is higher than the pressure in the cathode chamber 13 is not satisfied. However, in comparison with Comparative Example 1-1, the electrolytic voltage is increased by introducing the support. It can be seen that it can be suppressed.

《実施例3》
本発明に基づく電解水製造装置では、陽極と隔膜との密着状態は保証されず、陽極と隔膜との隙間に進入した電解質溶液による電圧降下の影響が懸念されるところである。そこで、 陽極室11に供給される電解質水溶液の導電率と電解電圧との関係を調べた。実施例1と同様の電解水製造装置を使用し、電解質溶液における炭酸水素ナトリウムの濃度を変化させることによって電解質溶液の導電率を変化させて、電解電圧を測定した。陽極室11の出口における圧力は16kPaとし、陰極室13の出口における圧力は3kPaとした。流量等の条件は実施例1と同じにした。結果を図9に示す。また、導電率の代わりに炭酸水素ナトリウムの質量濃度を用いて表した結果を図10に示す。電解質として炭酸水素ナトリウムはなく炭酸カリウムを用いたと仮定して炭酸カリウムの重量濃度に換算した結果を図11に示す。図9より、電解質溶液の導電率がおおよそ2S/m以上であれば導電率によらずに一定の電解電圧を示すことがわかった。また、多少の電解電圧の上昇はあるとしても、導電率が1S/m以上であれば、その上昇は許容できて実用的であると考えられる。なお、導電率2S/mは、炭酸水素ナトリウム濃度であれば約6.1質量%、炭酸カリウム濃度であれば約3.2質量%、導電率1S/mは、炭酸水素ナトリウム濃度であれば約2.7質量%、炭酸カリウム濃度であれば約1.4質量%に相当する。
Example 3
In the electrolyzed water production apparatus according to the present invention, the contact state between the anode and the diaphragm is not guaranteed, and there is a concern about the influence of the voltage drop due to the electrolyte solution entering the gap between the anode and the diaphragm. Therefore, the relationship between the conductivity of the aqueous electrolyte solution supplied to the anode chamber 11 and the electrolysis voltage was examined. Using the same electrolyzed water production apparatus as in Example 1, the conductivity of the electrolyte solution was changed by changing the concentration of sodium bicarbonate in the electrolyte solution, and the electrolysis voltage was measured. The pressure at the outlet of the anode chamber 11 was 16 kPa, and the pressure at the outlet of the cathode chamber 13 was 3 kPa. Conditions such as the flow rate were the same as in Example 1. The results are shown in FIG. Moreover, the result represented using the mass concentration of sodium hydrogencarbonate instead of electrical conductivity is shown in FIG. FIG. 11 shows the result of conversion to the weight concentration of potassium carbonate on the assumption that potassium carbonate was used instead of sodium bicarbonate as the electrolyte. From FIG. 9, it was found that when the conductivity of the electrolyte solution is approximately 2 S / m or more, a constant electrolytic voltage is exhibited regardless of the conductivity. Moreover, even if there is a slight increase in the electrolysis voltage, if the conductivity is 1 S / m or more, the increase is considered to be acceptable and practical. The conductivity 2S / m is about 6.1% by mass for sodium bicarbonate concentration, about 3.2% by mass for potassium carbonate concentration, and the conductivity 1S / m is sodium bicarbonate concentration. If it is about 2.7 mass% and potassium carbonate concentration, it corresponds to about 1.4 mass%.

1 電解槽
3 電解質溶液貯留タンク
4 循環ポンプ
5 供給配管
6 排出配管
7 ニードル弁
11 陽極室
12 陽極
13 陰極室
14 陰極
14a 給電端子
14b 孔部
14c 接液部
15 隔膜
16,17 シール部材
20,23,24 支持体
21 角棒部材
22 丸棒部材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electrolysis tank 3 Electrolyte solution storage tank 4 Circulation pump 5 Supply piping 6 Discharge piping 7 Needle valve 11 Anode chamber 12 Anode 13 Cathode chamber 14 Cathode 14a Feeding terminal 14b Hole portion 14c Liquid contact portion 15 Diaphragms 16, 17 Seal members 20, 23 , 24 Support body 21 Square bar member 22 Round bar member

Claims (7)

多孔形状の陽極を配した陽極室と、多孔形状の陰極を配した陰極室と、前記陽極室と前記陰極室を隔てる陽イオン交換膜からなる隔膜とを備える電解槽を有し、前記隔膜の外周部と前記陰極との間に前記電解槽からの液漏れを防ぐシール部材が介在し、前記陰極室においてアルカリ性電解水を生成する電解水製造装置において、
前記陽極室に供給される電解質水溶液を保持するタンクと、
前記タンクから前記電解質水溶液を前記陽極室に循環供給する循環供給手段と、
を備え、
前記陽極室内の圧力を前記陰極室内の圧力よりも高くして前記隔膜の前記陰極への密着状態を保持することを特徴とする、電解水製造装置。
An electrolytic cell comprising an anode chamber provided with a porous anode, a cathode chamber provided with a porous cathode, and a diaphragm made of a cation exchange membrane separating the anode chamber and the cathode chamber; In the electrolyzed water production apparatus for producing alkaline electrolyzed water in the cathode chamber, a seal member for preventing liquid leakage from the electrolytic cell is interposed between the outer peripheral portion and the cathode.
A tank for holding an aqueous electrolyte solution supplied to the anode chamber;
Circulation supply means for circulatingly supplying the aqueous electrolyte solution from the tank to the anode chamber;
With
An apparatus for producing electrolyzed water, characterized in that the pressure in the anode chamber is made higher than the pressure in the cathode chamber to keep the diaphragm in close contact with the cathode.
前記陰極は、前記シール部材の厚みに対応して突出して形成された接液部を有し、前記シール部材の内周に前記接液部が嵌合する請求項1に記載の電解水製造装置。   2. The electrolyzed water production apparatus according to claim 1, wherein the cathode has a liquid contact portion formed so as to protrude corresponding to the thickness of the seal member, and the liquid contact portion is fitted to an inner periphery of the seal member. . 前記循環供給手段は、前記タンクを前記陽極室に接続する供給配管と、前記供給配管に設けられ前記電解質水溶液を給送するポンプと、前記陽極室から前記タンクに前記電解質水溶液を戻す排出配管と、前記排出配管に設けられた絞り手段とを備え、前記絞り手段を液が通過するときに発生する圧力によって前記陽極室内の圧力が前記陰極室内の圧力よりも高く維持される、請求項1または2に記載の電解水製造装置。   The circulation supply means includes a supply pipe connecting the tank to the anode chamber, a pump provided in the supply pipe for feeding the electrolyte aqueous solution, and a discharge pipe for returning the electrolyte aqueous solution from the anode chamber to the tank. The pressure in the anode chamber is maintained higher than the pressure in the cathode chamber by the pressure generated when liquid passes through the throttle means. 2. The electrolyzed water production apparatus according to 2. 前記電解質水溶液の導電率が1S/m以上である、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の電解水製造装置。   The electrolyzed water manufacturing apparatus of any one of Claims 1 thru | or 3 whose electrical conductivity of the said electrolyte aqueous solution is 1 S / m or more. 前記陽極と前記隔膜の間に設けられて前記隔膜および前記陽極に当接し、前記隔膜を前記陰極に向けて押さえる第1の支持体を有する、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の電解水製造装置。   5. The device according to claim 1, further comprising: a first support provided between the anode and the diaphragm, abutting on the diaphragm and the anode, and pressing the diaphragm toward the cathode. 6. Electrolyzed water production equipment. 前記陰極室に設けられ前記陰極に当接する第2の支持体と、前記陽極室に設けられ前記陽極に当接する第3の支持体とを備え、前記第1の支持体の前記隔膜に対する当接位置と前記第3の支持体の前記陰極に対する当接位置とが重なり合わない、請求項5に記載の電解水製造装置。   A second support provided in the cathode chamber and in contact with the cathode; and a third support provided in the anode chamber and in contact with the anode, wherein the first support contacts the diaphragm The electrolyzed water production apparatus according to claim 5, wherein the position and the contact position of the third support with respect to the cathode do not overlap. 前記第1の支持体は、1対の側面がそれぞれ隔膜と陽極に当接して前記陽極室内での流れ方向に延びる複数本の棒部材を備え、前記第2の支持体は、側面が前記陰極に当接して前記陰極室内での流れ方向に延びる複数本の棒部材を備え、前記第3の支持体は、側面が前記陽極に当接して前記陽極室内での流れ方向に延びる複数本の棒部材を備える、請求項6に記載の電解水製造装置。   The first support includes a plurality of rod members having a pair of side surfaces in contact with the diaphragm and the anode, respectively, and extending in the flow direction in the anode chamber, and the second support includes a side surface of the cathode. A plurality of rod members extending in the flow direction in the cathode chamber, and the third support member has a plurality of rods whose side surfaces abut on the anode and extend in the flow direction in the anode chamber The electrolyzed water manufacturing apparatus of Claim 6 provided with a member.
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