JP6554622B2 - 補助電極を具備できる電極箱と，補助電極を具備した電極箱との対面電解による水の製造方法 - Google Patents

Description

市販の有隔膜式電解槽はアノ−ド用とカソ−ド用の電極と隔膜にシ−ルパッキンを挟み，各部材外周は積層用の貫通孔を設けガイドピン兼用ボルト複数を差込みナットで締付けた一体型積層構造である．電極は電気の先端効果で電流分布は外周角部が高く中心が低い分布である．電流分布の均等化に孔の局所集中でイオンが泳動する多孔を電極中央部に設けるが近接対面の隔膜は孔形状の隔膜劣化を誘発．劣化隔膜は陽イオンや陰イオンを選択電解する機能を失い生成電解水の物性を変性．隔膜の劣化状況や電極の消耗度合いを確認する定期検査，劣化部材の保守交換等の作業は電解槽をバラバラに分解し ない限り出来ない一体型積層構造に一考の問題があり，本発明の補助電極が具備できる電極箱と，補助電極を具備した電極箱との対面電解による水の製造方法が解決を提供することである．

（有隔膜式電解槽の現状）
有隔膜電解槽はアノ−ド電極とカソ−ド電極の間に隔膜を１枚使用の２室型電解槽と，２枚使用の３室型電解槽が代表する．隔膜は市販の陰イオン交換膜や陽イオン交換膜が一例に使用と，電極はチタンに白金メッキが代表する．前者２室型は陽イオン用隔膜でアノ−ド電極室とカソ−ド電極室に２区分し目的は殺菌効果を有す強酸性電解水の生成で食塩水を水道水に添加混合した電解液の直接電解である．添加食塩は１００％電解できずアノ−ド電解水とカソ−ド電解水のそれぞれに食塩が未電解で残留混在と，カソ−ド電極の表面や配管内及び隔膜表面にスケ−ルが析出し電解水の生成を停止させスケ−ル除去の酸洗浄処理が不可欠と，金属を錆びさせること，等が問題点．後者３室型はアノ−ド電極と陰イオン交換膜で構成のアノ−ド電極室と，カソ−ド電極と陽イオン交換膜で構成のカソ−ド電極室と，２室の対面間を中間室とする３室構成．電解液は対面隔膜の中間室に送液され陽イオンと陰イオンに選択電解する間接電解である．中間室を挟む電極間の寸法は前者２室型と比較し約３倍以上となり電極表面の電流分布差は拡大し電流分布の補正が不可欠となる．電解電源は通常ＤＣ１２Ｖ以下の仕様が実施例はＤＣ１５Ｖと電解電源を増圧増流に変更する一考が３室型電解槽である．電解イオンが泳動で局所集中する孔を電極中央に多数孔を設け補助電極の近似効果を求めたが近接した対面隔膜は電解イオンの集中泳動で孔形状の隔膜劣化を誘発．一部の３室型電解槽は電流分布の補正にガラスビ−ズを充填した中間室を設け，アノ−ド電極と隔膜との間に網状白金を差込みガラスビ−ズの圧着圧力で電流分布の補正効果とアノ−ド電極の電解消耗の抑止を兼ね実施．ガラスビ−ズの圧着力は隔膜を球形圧延でピンホ−ルが誘発され膜損傷を発生．電解液の循環貯液槽は電解反応熱を保温し，圧着形成の外周板を熱で湾曲に変形と液漏れを発生し電極と網状白金との接触圧を低下させ接触抵抗が上昇し規定電流の不足が物性を変性する一考の電解水を生成．２室型と３室型の有隔膜式電解槽はガイドピン兼用ボルトとナットの締め付け形成が代表する一体型積層構造の電解槽のため定期検査や保守交換等と，電解槽のボルトとナットを全て取り外しバラバラに分解しない限り不可能な一考を要す構造が有隔膜式電解槽の問題である．生成能力は電流分布補正の補助電極が具備困難から標準１〜３リットル／分と研究室から少量生産用と小規模の電解槽が現状である．関係する先行特許文献は（特許文献１）から（特許文献１４）．

（２室型電解槽と背景）
２室型電解槽の概要一例が図１１で，２室型電解槽の本体３１，を使用し陽極室６４と，陰極室６５と，の間に陽イオン交換膜の隔膜３２，をシ−ルパッキン３３，で挟み，圧着板バネ３６，で挟む一体型積層構造で他機種にボルトとナットの締め付け構造もある．陽極室６４，は陽極室水入口３７，と陽極電極板３４，とアノ−ド電解水を送水する陽極室水出口３９を具備．陰極板６５，は陰極室水入口３８，と陰極電極板３５，とカソ−ド電解水を送水する陰極室水出口４０，を具備．陰極電極板３５，の表面や配管内及び隔膜３２，の表面にスケ−ル（酸化物）Ｓ，を析出し電解水の生成を停止しスケ−ル除去の酸洗浄処置が不可欠である．殺菌洗浄に使用する強酸性電解水の生成にハロゲン族の一部元素で塩素（Ｃｌ）を電解液成分とする 三浦電子株式会社が所有の（特許文献１）特許第２６２６７７８号を，電解装置製造の各社は共用使用で強電解水企業協議会を設立した．原水の一例は電解液の主成分に塩素（Ｃｌ）を０．０５〜０．１％食塩添加水道水の添加電解液７５，を添加電解液貯液槽７６，から原水７８，の水道水に添加ポンプ７７，が添加混合し，陽極室水入口３７，と陰極室水入口３８，から供給すると，陽極室水出口３９，から殺菌洗浄に使用する強酸性電解水を，陰極室水出口４０，から強アルカリ性電解水を送水し，陽極反応と陰極反応の生成反応式が以下の表１の通り．

陽極反応において塩素イオン（Ｃｌ）から塩素ガスが生じ，塩素ガスが水（Ｈ２Ｏ）に反応して殺菌力を有する塩酸（ＨＣｌ）と次亜塩素酸（ＨＣｌＯ）を生成する．水（Ｈ２Ｏ）も電解を受けて酸素（Ｏ２）と水素イオンになる．強電解水企業協議会はアノ−ド電解水のｐＨ２．７以下に，有効塩素濃度２０〜６０ｍｇ／Ｋｇの物性を強酸性電解水と定義，先行文献（非特許文献３）頁３−頁４．陰極反応に於いて水（Ｈ２Ｏ）が水素ガス（Ｈ２）と水酸イオン（ＯＨ）を生じ，隔膜を通過したナトリウムイオン（Ｎａ）と反応し苛性ソ−ダ（ＮａＯＨ）を生成．陰極（カソ−ド）電解水のｐＨ１１．３以上に（非特許文献）頁２７は，強アルカリ性電解水と定義した．電解液の食塩は１００％電気分解できず強酸性電解水と強アルカリ性電解水に未電解食塩が残留混在．一方，副生成物の強アルカリ性電解水は陽イオン交換膜をナトリウムイオン（Ｎａ）が泳動と，カルシウムイオン（Ｃａ）等の陽イオンも通過し，図１１のカソ−ド電極板３５，にスケ−ル（酸化物）Ｓ，が析出，さらに陽イオン交換膜の隔膜３２と，陰極室水出口４０，と送水チュ−ブ内も析出し，やがて目詰まりの発生で送液出来ず電解水の生成を停止する．一体型積層構造の２室型電解槽は板バネ３６，の圧着積層や他のボルトとナットも圧着積層のため個別独立で電極室単位の定期検査やスケ−ル（Ｓ）の析出状況の確認検査は不可能で，電解槽３１，の板バネ３６を外し，ばらばらに分解しなければ劣化部材の交換と酸洗浄が不可能である．医療機関は院内感染防止と内視鏡による患者間感染防の殺菌洗浄を厚生科学研究費補助金で臨床したが強酸性電解水に混在した食塩残留と，殺菌因子の塩素が金属を腐食する材質劣化の重要問題と内視鏡の被服材質の劣化発生で機器を損傷し使用を断念した背景がある．（非特許文献１）頁２８−頁３２，頁４０−頁４４，（非特許文献２）頁６０−頁６１，（非特許文献３）頁３−頁４，頁２７，頁５４−頁５６，（非特許文献４）平成９年度報告の頁９−頁１４，平成１０年度の頁２１−頁３０．

（３室型電解槽の背景）
３室型電解槽が図１２で電解液循環の概要が図１３である．槽構成は陽極室６４と，中間室６３と，陰極室６５，の３室で，各室部材の外周は貫通孔を設けガイドピン兼用ボルト６１，がガイド軸として差込み電解槽組み付けナット６２，で締付けた一体型積層構造である．液漏れ防止に５３，５４，５５，５６，５７，５８，５９，６０，のシ−ルパッキンを挟み，陽極室６４は陽極電極板４７と，隔膜４５で構成し，水は陽極室水入口４９，より供給．アノ−ド電解水は陽極電解水出口５１，より外部に送水．中間室６３は隔膜４５の陰イオン交換膜と，隔膜４６の陽イオン交換膜との対面間で，ポンプ２２，が電解液２０，を中間室電解液入口４１，から供給し中間室電解液出口４２，から電解液２０，が電解液貯液槽２１，に戻る．陰極室６５，は陰極電極板４８と，隔膜４６，で構成し，水は陰極室水入口５０，より供給．カソ−ド電解水は陰極電解水出口５２，より外部に送水する．一体型積層構造の３室型電解槽は電極板の電流分布の均等化と，電極室単位で隔膜の劣化状況や電気の消耗度合いの経過観察と定期検査，及び劣化部材の保守交換等，が電極室単位で作業が出来ない問題が背景である．先行の特許文献は（特許文献１）〜（特許文献１４）．但し，（特許文献１４）の（請求項１１）で電解質物質MX（Xはハロゲン）が添加．と記載が(特許文献１)より後発申請で認可一考の必要性が推察される．非特許文献は(非特許文献２)頁６４−頁６5，頁６6−頁６7である．

特許第２６２６７７８号公報（頁１，頁８，第１−第３図）， 特許第３１１３６４５号公報，第１−第６図）， 特許第３５００１７３号公報（第３−５頁，第１−第３図）， 特許第３２３６３１５号公報（第４−６頁，第１−第２図，第６−第７図）， 特許第３２９９２５０号公報，（第４−６頁，第1−第２図，第６−第７図）， 特開２００２−５９１６４号公報，（第４−６頁，第1−第２図，第６−第７図）， 特開平７−７５７８４号公報，（第５−７頁，第１−第２図）， 特許第３４５８３４１号公報，（第４−７頁，第１−第２図） 特許第３３９６８５３号公報，（第５−７頁，第１−第２図，第５−第７図）， 特許第３２４７１３４号公報，（第４−７頁，第１−第３図，第７図）， 特開平１０−１２８３３１号公報，（第３−４頁，第１−第３図，第５−第７図）， 特開平１１−１５１４９３号公報，（第４−６頁，第１−第６図）， 特開２００１−１９１０７６号公報，（第３−４頁，第１図）， 特開２００５−５８８４８号公報，（第９頁，第１６，第１−第１５図），

堀田国元著，中山武久著，強酸性電解水の基礎編．ウォ-タ−研究会，（株）オ−ム社，平成９年１１月３０日，第２８−３２頁，第４０−４４頁（殺菌因子），第５４−５６頁（２室型電解槽について） 小宮山寛機，堀田国元，中山武久，第６回，機能水シンポジュウム‘９９東京大会組織委員会，（財）機能水研究振興財団，平成１１年１１月２５日−２６日，藤原昇著，第６０−６１頁，（強酸性電解水の規格：２室型電解槽使用），澄田修生著，第６４−６５頁（三室構造電解槽に付いて），佐野洋一著，第６６−６７頁（新三室型電解装置による「無塩・濃度可変」強酸性電解水の性状，スケ−ルと未電解食塩について図示） 藤原昇著，強酸性電解水使用マニュアル，強電解水企業協議会，２００２年６月１０日，第３−４頁，第２７頁，（２室型電解槽使用について） 平成９年度，平成１０年度の厚生科学研究補助金，我が国における施設内感染等のあり方に関する研究，「医療施設等における薬剤耐性菌対策推進に関する研究」堀田国元，国立感染症研究所生物活性物質部室長，岩澤篤郎，昭和大学藤が丘病院臨床病理科，平成９年度報告の第９−１４頁，（医療機関の薬剤耐性対策について）．平成１０年度報告の第２１−３０頁．（強酸性電解水の殺菌力・殺菌機構・消毒剤に付いて）．

（未電解食塩（ＮａＣｌ）の残留混在とスケ−ル析出で電解停止）２室型電解槽の実施例が図１１．電解液は食塩添加水道水を使用し，生成したアノ−ド電解水とカソ−ド電解水に電解液の食塩が全て電解できず一部の食塩が未電解で残留混在と，カソ−ド電極室のカソ−ド電極３５，の表面や隔膜及び配管にスケ−ルＳ，析出で送水と電解を停止させ，陽イオン交換膜１枚使用の槽構造が課題．先行文献は
， 第２−３頁， 第６６頁の左図．

（３室型電解槽の電極と隔膜との間に絶縁部を設けた背面電解が隔膜を電解劣化）３室型電解槽が図１２で，中間室６３，の断面概要が図１４．非導電部材の絶縁部を隔膜４５，と電極４７，び隔膜４６，と電極４８，の間に挿入の電解槽が，先行文献
第６６頁の右図で当社方式と記載の背面電解の概要図．但し，図１４は絶縁部が未記入．（特許文献２）の図１−図６が関係図．絶縁部を具備した背面電解は電極の孔が電解イオンを泳動する局所集中の孔である．正常隔膜の一例に，陰イオン交換膜が図１５と，陽イオン交換膜が図１６を使用は，電解イオンの集中泳動で陰イオン交換膜は図１７と，陽イオン交換膜は図１８と，孔形状の隔膜劣を誘発促進する背面電解構造に一考の課題．

（中間室が電極板の電流分布を拡大）３室型電解槽の図１２は，中間室６３，の左右にアノ−ド用の陽極室６４と，カソ−ド用の陰極室６５と，３室構成である．電解槽の左右外周は陽極室外周側板４３と，陰極室外周側板４４，を設け，各部材は外周淵部に一例で１０本のガイドピンが貫通する孔を設け，ガイドピン兼用ボルト６１，が各部材を貫通積層し電解槽組み付けナット６２，で締付けが一体型積層構造の３室型電解槽で，電解液の循環が図１３である．中間室６３，の材質はＰＶＣ 塩化ビニ−ルやＰＰポリプロピレン等，不導体材料で枠板厚は一例に１０ｍｍを使用し，隔膜，シ−ルパッキン等を含むと電極間の寸法は約１５ｍｍ位と，２室型電解槽より３−４倍と拡大し，電極の電流分布は中心部と外周部とは電流分布差が拡大し，電解電圧は高電圧に，電流は増量が不可欠となるが，孔の局所集中で隔膜劣化や電極の白金メッキが消耗で短命化と，中間室使用の電 解槽構造に一考が課題．先行する特許文献は（特許文献３），（特許文献４），（特許文献５）と（非特許文献２）第６４−６５頁．

（網状白金とガラスビ−ズの圧着は電極室外周板と電極を湾曲状の反りで液漏れを誘発）３室型電解槽の図１２は，電極４７，の電流分布の補正目的に電極４７，と隔膜４５，との間に８０メッシュ網状白金７１，とＰＰポリプロピレン製不織布を重ね挿入し，電極４８，と隔膜４６，との間もＰＰ製不織布を挿入が図１９である．電極４７，と網状白金７１，との接触抵抗は隔膜４５，の隔膜張力ＰＯ，だけでは接触抵抗が高く電解反応には使用不適．但しＰＰ製不織布挿入の作図は省略が図１９．接触圧の増強のため直径２ｍｍのガラスビ−ズ７２，を中間室枠内６３，に充填が図２０．ガラスビ−ズ７２，が加圧する充填量は中間室の枠板断面の厚み表面より少しはみ出る程度の充填が図２０．電解槽の左右の外周板の４３，と４４，がガラスビ−ズを起点に陽極側は電極板，８０メッシュの網状白金，ＰＰ製不織布，隔膜の圧着構成と，陰極側は電極板，ＰＰ製不織布，隔膜の圧着構成である．液漏れ防止にシ−ルパッキンを各部材間に挿入し，圧着積層した一体型積層構造の電解槽概要が図１２，図１３と図２０である．電解槽組付けナット６２，の締付は中間室枠内に充填したガラスビ−ズ７２，を中間室枠板内壁面が圧力を受け中心部に向ける圧力Ｐ１，とＰ３，中心部が盛り上がる圧力がＰ２である．網状白金７２，と電極４７，との圧着力が通電する接触抵抗の強弱に影響し，電解中の電解電流の強弱に比例するためナットは強力な締付圧力が不可欠．ガラスビ−ズ７２，の圧力を受ける一例の電極は，チタン板厚み１−１．５ｍｍ，多孔加工の口径は５ｍｍ，ピッチ１０ｍｍに白金メッキである．陽極室外周側板４３，と陰極室外周側板４４，との間はナットの締付圧力で組付け，一定期間は固定するが，電解時間の経過と共に反応熱がポンプ循環で貯液槽は徐々に保温され，電解槽の外周側板が温められ，徐々に熱膨張で外周測板の中心部付近から徐々に湾曲状に反りと，電極も同時に追従開始する．部材の間に挟んだシ−ルパッキンは反りの影響で徐々に液漏れを開始し，締付けた電解槽の内部圧力が液漏れで低下し，網状白金７２，と電極４７，との接触抵抗が増加傾向となり，電解電流が低下し電解反応の不足で生成電解水の物性が変性する．電流分布の補正効果に網状白金７１，とガラスビ−ズ７２，の圧着は電極室外周板と電極の両者が湾曲の反りと液漏れの誘発による生成電解水の物性を変性する中間室の圧着機構に一考が課題である．先行する特許文献が（特許文献１２）頁５と（特許文献１４）頁９．

（ガラスビ−ズが隔膜を圧延損傷でピンホ−ルの発生を誘発し生成電解水の物性が変性）前項（０００９）と（００１０）で，電極の電流分布の補正効果に８０メッシュ網状白金７１，を使用．隔膜４５，と隔膜４６，が挟む中間室６３，にガラスビ−ズ７２，を充填し，陽極電極板４７，網状白金７１，と隔膜４５，をガラスビ−ズの圧着が，隔膜を圧延損傷と，ピンホ−ルを誘発の一考．各部材の外周を貫通し積層するガイドピン兼用ボルト６１，を電解槽組付けナット６２，で締付ける一体型積層構造が図１２，図１３，と図２０である．ガラスビーズの締付け圧力は電解反応中の網状白金７１，と陽極電極板４７，との接触抵抗の強弱に影響し，設定電解電流が変動し，生成電解水の物性を変性する．ガラスビ−ズを挟む隔膜４５，と隔膜４６，の締付け圧力による球形圧延が隔膜劣化を誘発する経緯の概要が図２１である．（１）はガラスビ−ズ７２，と隔膜４５／４６，と隔膜４５，と隔膜４６，で無接触の図．（２）はガラスビ−ズ７２，が隔膜４５／４６，を圧延した球形形状７３，と圧延先端が球形頂点７４，の隔膜．（３）は電解槽を分解しガラスビ−ズ７２が隔膜４５／４６から外れた球形形状７３，と隔膜の球形頂点７４．（４）は前図（３）の平面図，ガラスビ−ズの球形頂点７４は隔膜が最も薄く引き延ばされピンホ−ルを誘発し易い球形頂点７４，である．隔膜４５，の陰イオン交換膜と，隔膜４６，の陽イオン交換膜とを使用する．正常な電解反応とは，隔膜と電極が無接触と，隔膜と電極の間に水の供給が出来，隔膜全面の電解と，隔膜損傷が発生しない無傷の隔膜と，を使用する電解である．図２１は電極の電流分布の補正目的に陽極電極板４７，と隔膜４５，との間に網状白金７１，を差込み，ガラスビ−ズ７２，を使用する球形圧延が隔膜を球形に沿って球形頂点７４，が最も薄く引き延ばされた膜を形成し，ピンホ−ルが誘発され易く，隔膜寿命を短命化する．ガラスビ−ズ７２，の球形圧延による隔膜劣化が発生しても，電解反応は電極表面に白金メッキが存在する限り，球形圧延を受け隔膜劣化したにも係わらず無隔膜の状態と判断し，電解反応は正常隔膜とする想定で電解を進行する．従って，生成した電解水の物性は変性した電解水となり８０メッシュ網状白金７１，を使用したガラスビ−ズ７２，を充填する中間室構造の一考が課題である．先行する関係の特許文献は（特許文献１２）頁５，（特許文献１４）頁９．

（電極と隔膜の劣化と消耗度の経過観察や定期検査が出来ない一体型積層構造の電解槽）有隔膜式電解槽の２室型と３室型電解槽は一体型積層構造で一例が図１１と図１２．電極の消耗と隔膜劣化の経過観察に電解槽の一例が図１２，図１４，と図２０．電極材質に白金，金，ステンレスなど消耗と機械性等の比較で白金を選択したが安定性とコスト面を考慮し電極材質はチタン板に白金メッキが代表．陽極と陰極の両電極自身の電解消耗の比較は陰極に比べ陽極は短命である．陽極室６４の電極４７，はチタンに白金メッキと８０メッシュ網状白金７１，を挿入した電極構成．陰極室６５の電極４８，はチタンに白金メッキの構成が図１４，図２０．電極と隔膜との間に絶縁部を設けた背面電解と，電極中央部に電流分布の補正目的に電極の孔６６，を多数孔設けた擬似背面電解と，いずれも電極の孔６６，は電解イオンの局所集中で孔周辺の白金メッキは急速な消耗度．安定する電解反応の維持は電極表面の平滑度，白金メッキ残存状態及び網状白金の消耗度合い等を目視の経過確認と定期検査が不可欠だが一体型積層構造の電解槽のためばらばらに電解槽を分解しない限り不可能な構造である．次に，隔膜４５と，隔膜４６の隔膜劣化のことで，陰イオン交換膜にＡＧＣエンジニアリング社製のセレミオン膜の場合，正常隔膜４５，は電極４７，の孔６６，が透明で目視出来る隔膜が図１５．長時間電解後，隔膜４５，はイオンの局所集中で透明から徐々に褐色変性で電解劣化する初期状態が図１７．イオンの選択電解機能を失った隔膜劣化は透明性を保持しながら隔膜全面は褐色変性する．陽イオン交換膜は米国，デュポン社製ナフィオン膜の場合，正常隔膜４６，は電極４８，の孔６６，が黒色で目視出来ない不透明性隔膜が図１６．長時間電解後，隔膜４６，はイオンの局所集中で黒色不透明性が徐々に白色系変性で電解劣化する初期状況が図１８．イオンの選択電解機能を失った隔膜劣化は隔膜全面が白色系変性する．電極の電流分布の補正効果に中間室にガラスビ−ズ７２，の充填と，８０メッシュ網状白金７１，を電極４７，と隔膜４５，の間に挿入し，ガラスビ−ズ７２，による球形圧延は隔膜劣化やピンホ−ルを誘発する．さらに陽極側の電極は白金メッキの消耗度，材質劣化，等の進行は陰極より激しく，経過観察や定期検査が出来ない電解槽の一体型積層構造の欠点で，生成する電解水の物性に信頼性の一考が発生中である．先行文献（非特許文献２）の第６４−６５頁は市販する隔膜の陰イオン交換膜と陽イオン交換膜が正常な隔膜の電解反応理論の説明だ が，中間室を設けた一体型積層構造の３室型電解槽は電極の孔を利用する電解イオンの局所集中で隔 膜劣化やガラスビ−ズによる球形圧延，電極の白金メッキの電解消耗度等の経過観察や定期検査は電 解槽をバラバラに分解しない限り出来ない不可能な構造で，生成した電解水は前記理論説明とは異なる 物性に変性した理論と実際との違いの電解水を生成中で，電解槽構造に一考が課題である．先行する関係文献は（特許文献１）−（特許文献１４）．（非特許文献２）の第６４−６５頁．

請求項１では，アノ−ド電極に対面し電解膜を設けるアノ−ド電極室と，カソ−ド電極に対面し電解膜を設けるカソ−ド電極室と，構成する電解反応に於いて，前記電極と，前記電解膜と，いずれか一方の前記電極室を収納する電極箱は，中央部に設けられた電極と，対面側に設けられた開口部と，この開口部に固定された電解膜と，前記電極と前記電解膜との間に取り付けられた補助電極と，電解水を生成する取水の第１の水入口と，前記電極の下方から前記電極及び前記電解膜に送水する第２の水入口と，電解で生成した電解水を外部に送水する水出口と，を備え，前記電極と前記電解膜とは，１．０ｍｍから１５ｃｍの間隔となっていることを特徴とする電極箱．請求項２では，請求項１に記載の一対の電極箱と，を具備したことを特徴とする電解反応槽．請求項３では，請求項２に記載の電解反応槽を用いた水の製造方法であって，前記一対の電極箱の一方にのみに，前記補助電極が設けられ，この補助電極は，少なくも平面形状及び曲面形状のいずれか一方を有することを特徴とした水の製造方法．請求項４では，前記補助電極は，主電極と，この主電極より小さく前記主電極の前記電極膜側に設けられた第１の補助電極と，この第１の補助電極より小さく前記第１の補助電極の前記電解膜側に設けられた第２の補助電極と，で構成されていることを特徴とした請求項３に記載の水の製造方法によって課題を解決することである．

（電極の電流分布の補正）電極の電流分布の補正効果に網状白金を使用し，中間室に充填したガラスビ−ズは外周板の圧着力で隔膜を介し電極と網状白金を圧着させる電解で，ガラスビ−ズが隔膜を球形圧延で膜損傷やピンホ−ルを誘発する概要が図２１で，電極と網状白金との不安定な圧着が接触抵抗に関係し，生成電解水の物性を変性が課題で，対案は中間室とガラスビ−ズの充填廃止である．発明の電極箱は電極の電流分布の補正に図３より，主電極１５と，補助電極は平面形状の図１６−１と，曲面形状の図１６−２，の２種より電解目的で選択概要例が図６と図７，各補助電極は電極と電解膜の間に電解膜に無接触で設置使用．電解水を生成する水の供給は電解膜と電極との間と，電極背面と，通水路から供給．補助電極と電解膜が無接触の間に水の供給は電極と電解膜が共に表面全域の電解が可能となり，機械的な隔膜損傷やピンホ−ルの発生が無く，電解水の生成が可能．本発明は電極と電解膜の間に補助電極が具備できる電極箱で，電流分布補正の２種形状の補助電極より選択で安定した物性の電解水の生成が可能である．

（補助電極の使い方と選択）電極は主電極１５と，電流分布補正の補助電極１６は，平面形状１６−１と，曲面形状の１６−２と，２種形状から選択し概要が図３．補助電極を具備する電極箱の使い方は，一方の電極箱が，主電極と，補助電極と，２種電極の構成であれば，対面側の電極箱は主電極だけで構成した電極箱との対面電解である．アノ−ド電極箱が主電極１５と，補助電極１６−１と，の構成であれば，対面側のカソ−ド電極箱は主電極１５，だけで構成する概要が図８．アノ−ド電極箱が主電極１５，だけの構成は，対面画のカソ−ド電極箱は主電極１５，と補助電極１６−１，とで構成した概要が図９で，補助電極の使い方の概要例である．但し，補助電極の平面形状１６−１と，局面形状の１６−２と，形状２種の選択使用は電解目的で決まる．

（電極と隔膜の劣化と消耗度の経過観察や定期検査を発明の電極箱が可能にした）市販，有隔膜式電解槽は電極孔が電解イオンを局所集中で泳動し近接対面の隔膜を電解劣化と，電極の電流分布の補正効果に網状白金の使用は中間室にガラスビ−ズ充填で隔膜を介し圧着するが，球形圧延が隔膜劣化とピンホ−ルを誘発し，部材の経過観察や定期検査及び部材交換が不可能な電解槽構造である．陰イオン交換膜と，陽イオン交換膜と，正常な隔膜の選択電解が保てず一体型積層構造と中間室を廃止した．発明は電極と電解膜を電極室単位で独立構成する電極箱で，電極の電流分布補正の補助電極が具備可能と，反応槽から電極室単位で着脱可能が，電極と隔膜の劣化と消耗度の経過観察や定期検査の可能で，電解膜が正常なイオン選択の電解反応を安定させ，電解水生成を可能となった．

発明の電極箱の断面で電極部材を外した空の構造概要一例を示した図． 発明の空の電極箱を陽極用と陰極用と対面電解する構成概要の一例を示した図． 電極箱が具備する電極で主電極と補助電極の平面と曲面の２種形状の概要一例を示した図． 図３の主電極に平面形状の補助電極を外形寸法順に２枚設けた構造概要の一例を示した図． 発明の電極箱を対面電解させる電解反応槽と電解液循環の貯液槽の構造概要一例を示した図． アノ−ド電極箱は電解膜と主電極に最終端が平面形状の補助電極を具備し，対面側のカソ−ド電極箱は電解膜と主電極だけを具備し，補助電極が無い対面構成の概要一例を示した図． アノード電極箱は電解膜と主電極に曲面形状の補助電極を具備し，対面側のカソ−ド電極箱は電解膜と主電極だけを具備し，補助電極が無い対面構成の概要一例を示した図． 図６の対面構成を，図５の電解液循環の電解反応槽に具備した対面電解の構成概要一例を示した図． カソード電極箱は電解膜と主電極に平面形状の補助電極を具備し，対面側のアノ−ド電極箱は電解膜と主電極だけ具備した電解液循環の電解反応槽による対面電解の構成概要一例を示した図． 図８の対面電解する電解液循環の電解反応槽の配管概要一例を示した図． 陽極電極と陰極電極との間に隔膜を１枚具備した２室型電解槽の構成概要一例を示した図． 陽極電極と陰極電極との間に隔膜を２枚具備した３室型電解槽の構成概要一例を示した図． 図１２の３室型電解槽で電解液循環の貯液槽の構成概要一例を示した図． 図１２の３室型電解槽の中間室中心部の一部を示す構造概要一例を示した図． 図１４で正常な陰イオン交換膜は透明性で主電極の孔が目視出来る概要一例を示した図． 図１４で正常な陽イオン交換膜は不透明性で主電極の孔が目視出来ない一例を示した図． 図１４で電極板の孔に対面する陰イオン交換膜が電解劣化で褐色変性した概要一例を示した図． 図１４で電極板の孔に対面する陽イオン交換膜が電解劣化で白色変性した概要一例を示した図． ３室型電解槽の中間室で陽極電極板と隔膜との間に網状白金を補助電極として挿し込み，隔膜の張力圧力で電流分布の補正をする概要一例を示した図． 図１９の３室型電解槽にガラスビ−ズを充填し，陽極電極と隔膜との間に補助電極効果を目的に網状白金を挿し込み，隔膜を介し球形圧延で接触抵抗を改善する中間室概要一例を示した図． 図２０で電極の補助電極効果に網状白金を使用し隔膜を介しガラスビ−ズの圧着は隔膜に対し球形圧延が隔膜劣化とピンホ−ルを誘発する経緯の概要一例を示した図．

一体型積層構造はガイドピン兼用ボルトとナットの締付で，電極部材の劣化と消耗度の経過観察や定期検査，と保守交換は電解槽をバラバラに分解しなければ不可能で，一体型構造と中間室を廃止した．発明の電極箱はアノ−ド電極用と，カソ−ド電極用と，電極と電解膜を電極室単位で具備構成する電極箱である．電極と電解膜は電解水の生成水量と，電極の電流分布を補正する補助電極の選択と外形寸法とが関係し，補助電極は電極と電解膜の間に無接触で具備できる電極箱である．

電極箱が補助電極を具備する電極と電解膜の間隔は電解目的と補助電極の選択使用で決まる．電解液の選択電解で，陽極にチタンに白金メッキと補助電極に網状白金を使用した場合，電極と電解膜の間は約２ｍｍの寸法で実施．銅表面の抽出と銅板のエッチングは陽極電極に銅板を使用し，陰極電極にステンレススチールＳＵＳ３１６Ｌのパンチング板と補助電極は曲面形状のステンレススチールＳＵＳ３１６Ｌのパンチング板で，電極と電解膜の間隔は１４ｃｍを使用．発明の電極箱は多目的の電解反応用の電極箱で電極と電解膜との間隔寸法は１．０ｍｍ−１５ｃｍの範囲以内は製作が可能．

発明の電極箱とは，図１は電極箱１，で電極部材の主電極１５，電解膜２４，及びシ−ルパッキン等を外した空の電極箱断面の概要図である．構成は，電解水を生成する水の第１の取水口が電極箱水入口２，で通水路３，から電極と電解膜との間隔内に第２の送水が電解膜側水入口４，で電極板の背面に送水が電極板背面側水入口５，で電解水の生成流量が少量の場合，電極板背面側水入口５，は無くても良く，主電極１５，の孔，又はスリットの加工孔で電極背面に送水でき，電解膜側水入口４，だけで電解可能．開口部７，は電解膜２４の固定部で電解イオンが泳動，生成した電解水の送水出口が電極箱水出口６，である．

図２は電極箱１，の対面側の電極箱８，で電極部材の電極，電解膜及びシ−ルパッキン等を外した断面概要図である．電解水を生成する水の取水口が第１の電極箱水入口９，で通水路１０，から電極と電解膜との間隔内に第２の送水が電解膜側水入口１１，で電極板の背面に送水が電極板背面側水入口１２，で生成流量が少量は，電極板背面側水入口１２，は無くても良く，主電極１５，の孔，又はスリットの加工孔で電極背面に送水出来，電解膜側水入口１１，だけで電解が可能．開口部１４，は電解膜２７，の固定部で電解イオンが泳動し，生成した電解水の送水出口が電極箱水出口１３，である．取水の種類は地下水，雨水，水道水や純水等々で，隔膜に耐性があれば取水の種類に制限が無い．純水とは，一般的に電気伝導度で確認され，伝導率ρが１０ρS・ｃｍより小さな値の水を純水，さらに０．０５５ρS・ｃｍより小さい水を超純水と呼ぶ．

市販電解膜の代表例は，電解膜２４，は陰イオン交換膜（ＡＧＣ社の型名ＡＭＶ）．電解膜２７，は陽イオン交換膜（デュポン社の型名ナフィロンＮ−４２４）を使用．電解目的で通水性が少ない半透膜，或いは通水性を有するものとしてポリ弗化ビニ−ル系樹脂，グラスウ−ル，ポリ塩化ビニル繊維，ポリエステル繊維，ナイロン繊維等の織布や不織布を電解反応に耐性があれば使用する材質に制限がない．

図３は主電極１５と，電流分布補正の補助電極１６で，平面形状１６−１と，曲面形状１６−２と，２種で平面形状の１６−１の補助電極を１枚から複数使用の場合小型化順に使用と，電解目的で形状選択する．電極は板，箔，網状，や機械加工を施した形状で，材質はチタン板に白金メッキが代表例で，８０メッシュの網状白金，白金，金，パラジュウム，ステンレススチ−ル（ＳＵＳ３１６Ｌ），銅，ニッケル，クロム，炭素繊維が代表し，使用材質に制限が無い．

図４は主電極１５，に平面形状１６−１，の大と，小と，外形が小型化順の構成例．主電極と補助電極を使用する対面電解は，アノ−ド電極箱と，カソ−ド電極箱と，一方の電極箱が主電極に補助電極を設けた場合，対面する他方の電極箱は補助電極が無い，主電極だけの電極箱で，対面電解する．

図５は電解液の電解反応槽１７，で上部開口部は電極箱挿入口１８，でアノ−ド電極箱１と，カソ−ド電極箱８，と，を挿入設置し，対面電解する．電解液２０，は電解液貯液槽２１，から送液ポンプ２２，で電解槽の電解液入口２３，から電解液を電解反応槽１７，に送液し，電極箱の対面間を通過中に電解し，通過後，電解液２０，は電解液水出口１９，から電解液貯液槽２１，に戻る電解液の循環システムである．

図６は電極箱１，を（＋）とし，電極箱８，を（−）とし，電極部材を具備した対面する電極箱である．電極箱１は主電極１５，に平面形状の補助電極１６，の大と，補助電極１６，の小（１６−１）を設け，開口部７，に電解膜２４，の陰イオン交換膜，を電解膜固定材２５，とシ−ルパッキン２６，で固定．対面側の電極箱８，は主電極１５，に補助電極を具備しない単独電極の使用で，開口部１４，に電解膜２７，の陽イオン交換膜をシ−ルパッキン２９，と電解膜固定材２８，で固定した対面する電極箱の概要である．

図７は電極箱１，を（＋）と，電極箱８，を（−）とし，電極部材を具備した対面する電極箱である．電極箱１，の本体は，主電極１５，に図３の曲面形状の補助電極１６−２，を設け，開口部７，に電解膜２４，の陰イオン交換膜，をシ−ルパッキン２６，と電解膜固定材２５，で固定．対面側の電極箱８，は電解膜２７，の陽イオン交換膜，をシ−ルパッキン２９，と電解膜固定材２８，で固定した対面電解の概要図である．

図８は（＋）のアノ−ド電極箱１，に主電極１５，と補助電極１６，の大と，補助電極１６，の小（１６−１）を順に設け，対面する（−）のカソ−ド電極箱８，は主電極１５，だけの電極箱で，対面電解する図６の挿入．電解液２０，をポンプ２２，で電解液貯液槽２１，から電解槽の電解液入口２３，から電解反応槽１７，に送液され，電解膜２４，の陰イオン交換膜と，電解膜２７，の陽イオン交換膜との対面間を通過中の電解で，アノ−ド電解水は電極箱水出口６，より送水され，カソ−ド電解水は電極箱水出口１３，より送水される．アノ−ド電極箱１，の主電極１５，と補助電極１６−１，の大と小の構成目的はアノ−ド電解水生成の補助電極効果と，アノ−ド電極の白金メッキを消耗抑止効果と電解膜２４，と電解膜２７，の劣化予防である．

図９はアノ−ド電極箱１，が主電極１５，だけで構成し，対面するカソ−ド電極箱８，は主電極１５，と補助電極１６，を設けた電極箱の対面電解である．電解液２０，はポンプ２２，で電解液貯液槽２１，から電解液２０，を電解液入口２３，から電解反応槽１７，に送液し電解膜２４，の陰イオン交換膜と，電解膜２７，の陽イオン交換膜との対面間を通過中の電解で，アノ−ド電解水は電極箱水出口６，より送水され，カソ−ド電解水は電極箱水出口１３，より送水される．カソ−ド電極箱８，の主電極１５，と補助電極１６，である．カソ−ド電極箱８，に補助電極を設ける目的はアノ−ド電極箱１５，に銅等の金属を使用した金属表面から抽出やエッチング等による表面処理を均等に電解処理する目的が一例の概要使用である．

図１０は，前項（００２８）図８の電解液が循環する電解システムの配管概要である．

（強酸性電解水を生成する補助電極の有用性の評価比較）
本発明の電極箱で，強酸性電解水を生成する補助電極の有用性の比較評価が実施例１である．電極の電流分布の補正効果に補助電極をアノ−ド電極箱の電極と電解膜の間に具備し，カソ−ド電極箱は補助電極を使用しない電極だけとの対面電解で概要が図８で実施した．アノ−ド電極箱に補助電極を使用する構成は以下の３種類で： （１）主電極，（２）平面形状の大を１枚，（３）平面形状の大と小を各１枚ずつ使用の組合せ構成である．電極サイズは：主電極は外形１１０X１３０ｍｍ，有効９０X７０ｍｍ，補助電極のサイズ：平面形状の大は：８０X６０ｍｍ，小は：２５X２５ｍｍ，の各１枚を使用．電解電源はＤＣ１５Ｖ．電極材質：主電極はチタンに白金メッキ，補助電極は８０メッシュ網状白金を加工使用．電解膜：アノ−ド電極箱は陰イオン交換膜にＡＧＣエンジニアリング社製のセレミオンＡＭＶ膜．カソ−ド電極箱は陽イオン交換膜に米国，デュポン社製ナフィオン１１７膜を使用．循環電解液は水に食塩を添加混同した飽和食塩水を使用．補助電極の有効性の評価判断はアノ−ド電極箱が生成した酸性電解水の残留塩素濃度を比色法で，ｐＨは銀/塩化銀の電極で測定した．アノ−ド電極とカソ−ド電極の対面間に安定して流す直流電流（DCA）は電極の電流分布の補正が重要で，流量と補助電極の使用枚数による有用性の評価に，流量は０．３−１．２Ｌ／分の４種と，補助電極は：Ａ，Ｂ，Ｃ，の３種で以下の表２の測定結果である．補助電極の有効性の判断基準は強電解水協議会の資料（非特許文献３）第３−４頁より，食塩の電解液を生成した電解水が殺菌作用の強酸性電解水と呼ばれる定義は：比色法で２０−６０ｍｇ／Ｋｇ，の有効塩素濃度の物性の電解水を呼ぶ．（但し，計測器は残留塩素濃度表示で以後は残留塩素濃度で表示）．表２の酸性電解水の測定結果より，殺菌作用の強酸性電解水と呼ばれる定義の物性に該当は，補助電極無しの（A）の流量は０．３Ｌ／分であり，補助電極大と小の２枚使用の（Ｃ）は流量が１．０Ｌ／分と，

流量が１．２Ｌ/分と，２種の流量が該当したが電解水の生成能力を考慮し１．２L／分を選択した．次に，アノ−ド電極箱に補助電極を具備しない（Ａ）の電解水の生成に対し電解電流ＤＣＡは７．７Ａと，補助電極の大と小２枚を設けた（Ｃ）の電解電流ＤＣＡは１１．１Ａと，後者の（Ｃ）は電極の電流分布を有効的に補正が出来た．電解水の生成流量は補助電極が無しの（Ａ）より，補助電極を使用の（Ｃ）が４倍の能力で，本発明の電極箱が電極の電流分布を補正する補助電極を具備できる有用性の証明が出来た．

（強アルカリ性電解水の生成）
本発明の電極箱で，強アルカリ性電解水を生成する補助電極の有用性の比較評価が実施例２である．電極の電流分布の補正効果に補助電極をカソ−ド電極箱の電極と電解膜の間に具備し，アノ−ド電極箱は補助電極を使用しない電極だけとの対面電解で概要が図９で実施した．カソ−ド電極箱に補助電極を使用する構成は３種類で，（Ａ）主電極だけ，（Ｂ）平面形状の大を１枚，（Ｃ）平面形状の大と小を各１枚ずつ使用の組合せ構成である．電極のサイズは主電極の外形１１０X１３０ｍｍで有効９０X７０ｍｍ．補助電極のサイズは：平面形状大は：８０X６０ｍｍ，小は：２５X２５ｍｍの各１枚を使用．電解電源はＤＣ１５Ｖ．電極材質：主電極はチタンに白金メッキ，補助電極は８０メッシュ網状白金を加工使用．電解膜：アノ−ド電極箱は陰イオン交換膜にＡＧＣエンジニアリング社製のセレミオン膜．カソ−ド電極箱は陽イオン交換膜に米国，デュポン社製ナフィオン膜，を使用した．循環電解液は水に食塩を添加混合した飽和食塩水を使用した．

補助電極の有効性の評価判断はカソ−ド電極箱が生成したアルカリ性電解水のｐＨで電極は銀／塩化銀を使用し，測定結果は表３の通りである．補助電極の有効性の判断基準は強電解水協議会の資料：（非特許文献３）頁４と，頁２７より，食塩の電解水を生成した電解水が，中和と除去作用の強アルカリ性電解水と呼ばれる特性に，主成分が水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）でpH１１．３以上を呼ぶ．生成した表３のアルカリ性電解水はｐＨ１１．３以上の測定結果で，強アルカリ性電解水と呼ばれる定義に該当．特にｐＨ１２．４以上の強アルカリ性電解水になると中和と除去作用で動物性油脂や植物性油脂の脱脂除去に好適とされ注目した．電解水の生成は電極に補助電極を具備する３種構成で，（A）は補助電極無し，（B）は補助電極の大を１枚使用と，（Ｃ）は補助電極の大と小の２枚使用，の構成で全てｐＨ１１．３以上，中でもｐＨ１２．４の生成は（C）の補助電極の大と小の２枚を使用した構成である．水量は０．５Ｌ／分で固定し，補助電極の使用枚数による電解直流電流ＤＣＡは，（A）が７．7Ａ，（B）が７．６Ａ，(Ｃ)が１２．０Ａと，補助電極の大と小の２枚の構成が一番流れた電流１２．０Ａ（アンペア−）で，ｐＨはｐＨ１２．４と，強アルカリ性電解水を生成し電極の電流分布の補正を補助電極が効率的に作用した構成であった．本発明の電極箱は内部に設けた電極と電解膜の間に補助電極が具備でき，電極室単位で構成する電極箱のことである．カソ−ド電極箱が具備した電極の電流分布を補正する補助電極の大と小２枚を電解膜との間に具備した電解がｐＨ１２．４の強アルカリ性電解水を生成し，電極箱に補助電極を具備した有用性を証した測定結果が表３で実施例が図９である．

殺菌，除菌，有機物の脱脂洗浄，汚れ落しの化粧水，等々の多目的水の製造．

１：電極箱．
２：電極箱水入口．
３：通水路．
４：電解膜側水入口．
５：電極板背面側水入口．
６：電極箱水出口．
７：開口部．
８：電極箱．
９：電極箱水入口．
１０：通水路．
１１：電解膜側水入口．
１２：電極板背面側水入口．
１３：電極箱水出口．
１４：開口部．
１５：主電極．
１６：補助電極．
１６−１：平面形状の補助電極．
１６−２：曲面形状の補助電極．
１７：電解反応槽．
１８：電極箱挿入口．
１９：電解液水出口．
２０：電解液．
２１：電解液貯液槽．
２２：送液ポンプ．
２３：電解槽の電解液入口．
２４：電解膜．
２５：電解膜固定材．
２６：シ−ルパッキン．
２７：電解膜．
２８：電解膜固定材．
２９：シ−ルパッキン．
３０：原水入口．
３１：２室型電解槽の本体．３２：隔膜．
３３：シ−ルパッキン．
３４：陽極電極板．
３５：陰極電極板．
S：スケ−ル．
３６：圧着バネ板．
３７：陽極室水入口．
３８：陰極室水入口．
３９：陽極室水出口．
４０：陰極室水出口．
４１：中間室電解液入口．
４２：中間室電解液出口．
４３：陽極室外周側板．
４４：陰極室外周即板．
４５：隔膜．
４６：隔膜．
４７：陽極電極板．
４８：陰極電極板．
４９：陽極室水入口．
５０：陰極室水入口．
５１：陽極電解水出口．
５２：陰極電解水出口．
５３，５４，５５，５６，５７，５８，５９，６０，シールパッキン８枚．
６１：ガイドピン兼用ボルト．
６２：電解槽組付けナット．
６３：中間室．
６４：陽極室．
６５：陰極室．
６６：電極板の孔．
６７：正常な透明性の陰イオン交換膜．
６８：電解劣化を開始した陰イオン交換膜．
６９：正常な不透明性の陽イオン交換膜．
７０：電解劣化を開始した陽イオン交換膜．
７１：８０メッシュの網状白金．
７２：ガラスビ−ズ．
７３：球形形状．
７４：球形頂点．
７５：添加電解液．
７６：添加電解液貯液槽．
７７：添加ポンプ．
７８：水道水（原水）．
ＰＯ：隔膜の張力圧力．
P１：内壁面が中心部に向ける圧力．
P２：中心部が盛上げる圧力．
Ｐ３：内壁面が中心部に向ける圧力．

Claims (4)

1. アノ−ド電極に対面し電解膜を設けるアノ−ド電極室と，カソ−ド電極に対面し電解膜を設けるカソ−ド電極室と，構成する電解反応に於いて，前記電極と，前記電解膜と，いずれか一方の前記電極室を収納する電極箱は，中央部に設けられた電極と，対面側に設けられた開口部と，この開口部に固定された電解膜と，前記電極と前記電解膜との間に取り付けられた補助電極と，電解水を生成する取水の第１の水入口と，電解で生成した電解水を外部に送水する水出口と，前記電極の下方から前記電極及び前記電解膜に送水する第２の水入口と，を備え，前記電極と前記電解膜とは，１．０ｍｍから１５ｃｍの間隔となっていることを特徴とする電極箱．
2. 請求項１に記載の一対の電極箱と，を具備したことを特徴とする電解反応槽．
3. 請求項２に記載の電解反応槽を用いた水の製造方法であって，前記一対の電極箱の一方にのみに，前記補助電極が設けられ，この補助電極は，少なくも平面形状及び曲面形状のいずれか一方を有する
4. 前記補助電極は，主電極と，この主電極より小さく前記主電極の前記電極膜側に設けられた第１の補助電極と，この第１の補助電極より小さく前記第１の補助電極の前記電解膜側に設けられた第２の補助電極とで構成されていることを特徴とした請求項３に記載の水の製造方法．
   

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