JP5941105B2 - 有隔膜電解槽の電解槽構造 - Google Patents

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、一対の方形の縦格子枠状のスペーサにて挟持された隔膜の両面側に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収容してなり、前記各スペーサの各縦枠部にて互いに並列する所定幅のチャンネルに区画された各電解室を形成する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、隔膜と陽極側の電極板との間に形成した陽極側電解室と同隔膜と陰極側の電極板との間に形成した陰極側電解室に流入する被電解水を有隔膜電解するようになっている。このため、これらの各電解室内の被電解水や生成される電解生成水の外部への漏洩を防止するため、一方のスペーサと筺体の一方の壁部間、および、他方のスペーサと筺体の他方の壁部間にそれぞれシール部材を介装して、電解生成水の漏洩に対処している。

特開平８−１５８０８４号公報 特開２００４−１８８３６号公報

ところで、本願発明が適用対象とする複数の電極板ユニットを互いに重合した状態で収容してなる有隔膜電解槽（複槽式有隔膜電解槽）においては、一対の電解室（陽極側電解室および陰極側電解室）が複数対存在していることから、各対の電解室に対する漏洩対策が重要となる。

本発明は、上記の複式有隔膜電解槽における各対の電解室からの電解生成水の漏洩に対処するため、方形の外周枠部１１、１２内に複数本の縦枠２３を並列に形成した一対のスペーサ１０ａ、１０ｂによって挟持された隔膜１０ｃと、前記各スペーサの外周枠部の内側にその周縁部を嵌合されて同スペーサの前記縦枠１３に密着し前記隔膜の両面側に複数のチャンネル状の電解室を上下方向に画成する一対の陽極板１０ｄと陰極板１０eにより構成した複数の電極板ユニット１０を備え、下方の部位にて被電解水を前記電解室に導入する導入口部を有し上方の部位にて前記電解室にて生成された電解生成水を導出する導出口部を有する筺体２０の内部に、前記電極板ユニットの各一対のスペーサ１０をその外周枠部にて互いに接合して重合した集合体を密封して、前記複数の電極板ユニットの互いに隣り合う同士の間に同一の電極板を共用するように構成し、前記筺体２０の導入口部に供給される被電解水が前記各電解室に流入して生成された電解生成水が前記筺体の導出部から流出するようにした有隔膜電解槽であって、前記電極板ユニットをそれぞれ構成する各一対のスペーサが、その外周枠部の内側に前記縦枠に密着させた前記電極板（陽極板又は陰極板）の周縁部が嵌合する深さの嵌合凹部を有し、同外周枠部に前記電極板ユニットが重合されたとき互いに嵌合する凹凸形状の嵌合面を形成してなり、前記電極板ユニットの集合体が前記筐体内に密封された状態にて同電極板ユニットにより画成された前記電解室に前記筐体の導入口部からそれぞれ供給される被電解水が他の電解室に漏洩しないようにしたことを特徴とする有隔膜電解槽を提供するものである。

本発明に係る有隔膜電解槽においては、互いに接合される電極板ユニットの両スペーサがその対向面（凹凸形状の嵌合面）にて同一の電極板を共用した状態で互いに嵌合して密着するので、各電極ユニットにより画成された電極室にてそれぞれ生成された電解生成水の他の電解室への漏洩を確実に防止することができる。

また、上記の電極板ユニットのかかる組付構造を採用すれば、互いに接合される電極板ユニットの両スペーサがその外周枠部の内側に電極板を嵌合させた状態で同外周枠部に形成した凹凸形状の嵌合面にて嵌合して密着するので、ガスケット等のシール部材を省略して部品点数を削減し、組付工数を削減できる利点がある。さらには、互いに接合される両電極板ユニットのかかる組付構造を採用すれば、スペーサの外周枠部内に嵌合した電極板は、スペーサ（特に合成樹脂製の場合）の収縮を防止し、電極板のスペーサからのはみ出しを阻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は、電極板ユニットを構成する隔膜と同隔膜を挟持する両スペーサとを互いに一体的に形成する構成を採ることができる。この場合には、各スペーサと隔膜の位置関係の組立バラツキを解消することができて、電極板ユニットの組立性を一層向上させることができる。また、各スペーサと隔膜が密着していることから、経年変化により、各電解室の各チャンネルの位置ずれが皆無となって、被電解水の均一な流路（チャンネル）を長期にわたって確保することができる。

本発明に係る有隔膜電解槽を装備した電解水生成装置を示すもので、ケースのフロントカバーを外して電装部を取り出し、ケース内の装置本体を正面から可視し得る状態の斜視図である。 当該装置本体を後側から見た背面図である。 本発明に係る有隔膜電解槽の正面図（ａ）、および、同図の矢印３−３線に沿って切断した縦断側面図（ｂ）である。 本発明に係る有隔膜電解槽における筺体と電極板ユニットとの間に挿入する一方のスペーサの正面および側面図（ａ）、および、他方のスペーサの正面および側面図（ｂ）である。 本発明に係る有隔膜電解槽を構成する複数の電極板ユニットを分解した状態の斜視図である。 本発明に係る有隔膜電解槽を構成する電極板ユニットを複数重合した状態の正面側からみた斜視図である。 本発明に係る有隔膜電解槽を構成する一方の電極板ユニットのスペーサの正面図（ａ）、および、同スペーサに対向する他方の電極板ユニットのスペーサの正面図（ｂ）である。

図１には、本発明によ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。図１は、当該電解水生成装置のケースＡのケース本体ａ1からフロントカバーａ2を外して、電装部Ｂを取り出し、ケース本体ａ1内の装置本体Ｃを正面から可視できるように分解した状態の斜視図である。

当該電解水生成装置は、ケース本体ａ1内に装置本体Ｃを収容してなるもので、装置本体Ｃの前面に各電装部品を支持している支持板ｂ1を取付け、ケース本体ａ1の前面側をフロントカバーａ2にて覆蓋することにより構成されている。
電装部Ｂの各部品を支持する支持板ｂ1は、装置本体Ｃを仕切る仕切り板として機能していて、この支持板ｂ1には送風ファンｂ2と空気口ｂ3が設けられている。これにより、送風ファンｂ2を駆動すれば、電装部品の収容部と装置本体Ｃの収容部を循環する空気流が生じて、装置本体Ｃの水経路部にて冷却した空気を電装部品の収容部側へ還流させて各電装部品を冷却し、各電装部品の温度を低下させる。

当該電解水生成装置を構成する装置本体Ｃは、主要部として有隔膜電解槽Ｄを備えている。この有隔膜電解槽Ｄは、図３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る。各電極板ユニット１０は、互いに同一の構成であって、そ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においては、図２に示すように、有隔膜電解槽D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、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、筺体２０の外部に設置されている塩水タンクＥ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、供給導管３３内にて調製されるようになっている。調製された被電解水は、供給導管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と陰極側電解室にそれぞれ供給される。

有隔膜電解槽Ｄにおいては、陽極側電解室と陰極側電解室に供給された被電解水が電極板ユニット１０を構成する陽極側の電極板、陰極側の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、同期的に、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と陰極側電解室にて生成された電解生成アルカリ性水は、各導出口部を経て各流出管路３２ａ，３２ｂに流出して、予め指定されている場所に供給される。なお、図１の符号Ｆは、電解生成酸性水の流出導管３２ａの先端に接続されるノズルであって電解生成酸性水を注出する。

本発明に係る有隔膜電解槽Ｄは、図３（ｂ）に示すように、複数の電極板ユニット１０を互いに重合した集合体として、筺体２０内に収容することにより構成されている。電極板ユニット１０の集合体を収容する筺体２０は、上筺部２１と下筺部２２とからなるもので、上筺体２１は下方へわずかに拡開する形状に、下筺部２２は上方へわずかに拡開する形状に形成されている。この筺体２０は、上筺部２１と下筺部２２の開口部位を互いに重合して接合され、これらの両開口部位は最大の拡開幅となるように形成されている。
電極板ユニット１０の集合体を筺体２０に収容するには、先ず、例えば下筺部２２に集合体の下部を挿入し、次いで、図４（ａ）に示す側方スペーサ２３を、挿入された集合体と下筺部２２の左右の側部間に挿入するとともに、図４（ｂ）に示す前方と後方のスペーサ２４を、挿入された集合体と下筺部２２の前後の側部間に挿入する。かかる挿入状態の集合体の上半分に上筺部２１を嵌合する。

これにより、電極板ユニット１０の集合体は、その左右の両側部を側方スペーサ２３にて密着され、その前後の側部を前方と後方スペーサ２４に密着された状態で筺体２０内に収容された状態となる。これらの各スペーサ２３，２４は、その上下方向の中央部が最大の厚みとなっている。各スペーサ２３，２４の最大厚み部は、上下の筺部２１，２２の接合部位に位置し、各スペーサ２３，２４との接合部位での密着性を高めて同接合部位での水溶液等の漏洩を防止している。なお、電極板ユニット１０の集合体は、有隔膜電解槽Ｄの分解時に上下の筺部２１，２２の接合部位を開放すれば、容易に取出すことができる。

有隔膜電解槽Ｄを構成する電極板ユニット１０は、図５および図６に示すように、一対の方形格子枠状のスペーサ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５に例示している電極板ユニット１０は、図６に示すように、互いに重合された集合体として筺体２０に収容されることから、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７に示すように、略同一形状の格子状枠体であって、互いに対向させた場合には、互いに対称の形状となる。各スペーサ１０ａ，１０ｂは、方形の外周枠部１１，１２内に、複数本の縦枠部１３を有するもので、各縦枠部１３は、互いに所定の間隔を保持した並列状態で、上下方向に延びている。これにより、各縦枠部１３は、各外周枠部１１，１２内に形成される各電解室内を複数のチャンネルに区画し、各チャンネルを、被電解水が均等に流動する流路として機能させる。

しかして、各スペーサ１０ａ，１０ｂを構成する外周枠部１１，１２は、各電極板１０ｄ，１０ｅを嵌合して外周枠部１１，１２内に位置する各縦枠部１３に受承される深さの嵌合凹部１４，１５を備えている。また、各外周枠部１１，１２には、各嵌合凹部１４，１５と同等の深さの嵌合凹部１１ａ，１２ａを有する凹凸形状に形成されている。このため、各外周枠部１１，１２は、凹凸形状を構成する嵌合凹部１１ａ，１２ａと、これに隣り合う嵌合凸部１１ｂ，１２ｂを備える形状となっている。

従って、各スペーサ１０ａ，１０ｄは、互いに対向した場合には、互いに対称の凹凸形状となり、両電極板ユニット１０を互いに重合する場合には、各外周枠部１１，１２が有する嵌合凹部１１ａ，１２ａと嵌合凸部１２ｂ，１１ｂとが、互いに嵌合する位置関係となる。各スペーサ１０ａ，１０ｂにおいては、各スペーサ１０ａ，１０ｂが有する各電極板１０ｄ，１０ｅを嵌合させる嵌合凹部１４，１５の深さは、各電極板１０ｄ，１０ｅの板厚と同等の深さに設定されており、また、各外周枠部１１，１２が有する嵌合凹部１１ａ，１２ａもまた、各電極板１０ｄ，１０ｅの板厚と同等の深さに設定されている。

かかる構成の本発明に係る有隔膜電解槽Ｄにおいては、両電極板ユニット１０を構成する両スペーサ１０ａ，１０ｂを、その対向する外周枠部１１，１２の嵌合凹部１４，１５に、同一の電極板１０ｄ，１０ｅを共用した状態で互いに嵌合して、外周枠部１１，１２を互いに密着させることができ、外周枠部１１，１２内に形成される各電解室からの被電解水や電解生成水の外部への漏洩を防止することができる。

また、両電極板ユニット１０のかかる組付構造を採用すれば、両電極板ユニット１０を互いに組付ける際には、両スペーサ１０ａ，１０ｂの両外周枠部１１，１２に介装すべきガスケット等のシール部材を省略することができて、部品点数の削減、これに基づく組付工数の削減、これに基づく部品費用の削減等を図ることができる。

さらには、両電極板ユニット１０のかかる組付構造を採用すれば、スペーサ１０ａ，１０ｂの外周枠部１１，１２の嵌合凹部１４，１５に嵌合した電極板１０ｄ，１０ｅは、スペーサ１０ａ，１０ｂ（特に合成樹脂製の場合）の収縮を防止し、電極板１０ｄ，１０ｅのスペーサ１０ａ，１０ｂからのはみ出しを阻止することができる。

本発明に係る有隔膜電解槽Ｄにおいては、電極板ユニット１０を構成する隔膜１０ｃと同隔膜１０ｃを挟持する両スペーサ１０ａ，１０ｂとを、互いに一体的に形成しているので、各スペーサ１０ａ，１０ｂと隔膜１０ｃの位置関係の組立バラツキを解消することができて、電極板ユニット１０およびその集合体の組立性を一層向上させることができる。また、各スペーサ１０ａ，１０ｂと隔膜１０ｃは、互いに密着した状態にあることから、経年変化により、各電解室の各チャンネルの位置ずれが皆無となって、被電解水の均一な流路（チャンネル）を長期にわたって確保することができる。

なお、本発明に係る有隔膜電解槽Ｄにおいては、電極板ユニット１０の集合体を形成する各電極板１０ｄ，１０ｅには、互いに異なる材質で異なる特性の電極板を採用することができる。例えば、陰極側の電極板１０ｅとして、陰極電極として好適に機能するＰｔ電極を採用し、陽極側の電極１０ｄとしては、Ｐｔ電極と（Ｐｔ−Ｉｒ）電極等異なる材質で異なる特性を有する電極を選択的に使用して、陰極側の電極板１０ｅと陽極側の電極板１０ｄを種々の組み合わせを形成して、互いに特性の異なる電解生成水を生成することができる。

Ａ…ケース、ａ1…ケース本体、ａ2…フロントカバー、Ｂ…電装部、ｂ1…支持板、ｂ2…送風ファン、ｂ3…開口部、Ｃ…装置本体、Ｄ…有隔膜電解槽、Ｅ…塩水タンク、１０…電極板ユニット、１０ａ，１０ｂ…スペーサ、１０ｃ…隔膜、１０ｄ，１０ｅ…電極板、１１，１２…外周枠部、１１ａ，１２ａ…嵌合凹部、１１ｂ，１２ｂ…嵌合凸部、１３…縦枠部、１４，１５…嵌合凹部、２０…筺体、２１…上筺部、２２…下筺部、２３…側方スペーサ、２４…前側、後側スペーサ、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 (3)

1. 方形の外周枠部内に複数本の縦枠を並列に形成した一対のスペーサによって挟持された隔膜と、前記各スペーサの外周枠部の内側にその周縁部を嵌合されて同スペーサの前記縦枠に密着し前記隔膜の両面側に複数のチャンネル状の電解室を上下方向に画成する一対の陽極板と陰極板により構成した複数の電極板ユニットを備え、下方の部位にて被電解水を前記電解室に導入する導入口部を有し上方の部位に前記電解室にて生成された電解生成水を導出する導出口部を有する筺体の内部に、前記電極板ユニットの各一対のスペーサをその外周枠部にて互いに接合して重合した集合体を密封して、前記複数の電極板ユニットの互いに隣り合う同士の間に同一の電極板を共用するように構成し、前記筺体の導入口部に供給される被電解水が前記各電解室に流入して生成された電解生成水が前記筺体の導出部から流出するようにした有隔膜電解槽であって、
   前記電極板ユニットをそれぞれ構成する各一対のスペーサが、その外周枠部の内側に前記縦枠に密着させた前記電極板（陽極板又は陰極板）の周縁部が嵌合する深さの嵌合凹部を有し、同外周枠部に前記電極板ユニットが重合されたとき互いに嵌合する凹凸形状の嵌合面を形成してなり、前記電極板ユニットの集合体が前記筐体内に密封された状態にて同電極板ユニットにより画成された前記電解室に前記筐体の導入口部からそれぞれ供給される被電解水が他の電解室に漏洩しないようにしたことを特徴とする有隔膜電解槽。
2. 前記電極板ユニットの集合体をその両側端面と前後両面に密着させたスペーサを介した前記筐体内に密封したことを特徴とする請求項１に記載した有隔膜電解槽。
3. 前記筐体は、上方へ僅かに拡開する下筐体と下方へ僅かに拡開する上筐体を開口部位にて重合して接合してなり、同筐体内に収納して前記電極ユニットの集合体の左右両側端面に密着させた側方スペーサと同集合体の前後両面に密着させた前後のスペーサが、前記上下の筐体の接合部位にて最大の厚みを有するようにしたことを請求項２に記載した有隔膜電解槽。

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