JP7212978B1 - electrolytic device - Google Patents
electrolytic device Download PDFInfo
- Publication number
- JP7212978B1 JP7212978B1 JP2022106367A JP2022106367A JP7212978B1 JP 7212978 B1 JP7212978 B1 JP 7212978B1 JP 2022106367 A JP2022106367 A JP 2022106367A JP 2022106367 A JP2022106367 A JP 2022106367A JP 7212978 B1 JP7212978 B1 JP 7212978B1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- water
- chamber
- current
- intermediate chamber
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
Abstract
【課題】無駄な排水を発生させずに、所望のpH、特にpH6~6.5の電解次亜塩素酸を含む混合電解水を簡便に安定して生成し続けられる電解装置を提供すること。【解決手段】電解装置100は、電流負荷装置により、第三電極と第一電極及び/又は第二電極に流される電流を調整することができるので、生成される酸化水及び還元水のpHをコントロールすることができ、中間室18に電解質水溶液が循環供給され、運転初期の電解電圧を第三電極46の電圧で除算して得る基準電極電位と、運転中の電解電圧を第三電極46の電圧で除算して得る運転中電極電位に所定の差が生じたときに第三電極46にpH補正電流が流されるように構成されているので、電解質水溶液のpHが変化しても混合電解水のpHを安定させ易く、無駄な排水が生じない。【選択図】図1The present invention provides an electrolyzer capable of simply and stably continuously producing mixed electrolyzed water containing electrolyzed hypochlorous acid at a desired pH, particularly pH 6 to 6.5, without generating wasteful waste water. The electrolyzer (100) is capable of adjusting the current flowing through the third electrode and the first electrode and/or the second electrode by means of the current load device, so that the pH of the generated oxidized water and reduced water can be adjusted. The electrolyte aqueous solution is circulated and supplied to the intermediate chamber 18, and the reference electrode potential obtained by dividing the electrolysis voltage at the beginning of operation by the voltage of the third electrode 46, and the electrolysis voltage during operation of the third electrode 46 Since the pH correction current is applied to the third electrode 46 when a predetermined difference occurs in the electrode potential during operation obtained by dividing by the voltage, the mixed electrolyzed water is maintained even if the pH of the aqueous electrolyte solution changes. It is easy to stabilize the pH of water, and wasteful drainage does not occur. [Selection drawing] Fig. 1
Description
本発明は、電解水(還元水及び酸化水を含む。)を水の電気分解によって得るための電解装置に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to an electrolyzer for obtaining electrolyzed water (including reduced water and oxidized water) by electrolyzing water.
電解水を生成するための装置としては、隔膜のない1室型、1枚の隔膜で2槽に分割した2室型、及びアノード室、中間室、カソード室の3槽に分割した3室型がある。3室型の電解装置は、アノード室と中間室、カソード室と中間室のそれぞれの間に電極及びイオン交換膜が配設されている。3室型の電解装置は、水の電気分解を効率良く行えるとされている。 The apparatus for producing electrolyzed water includes a one-chamber type without a diaphragm, a two-chamber type divided into two chambers by one diaphragm, and a three-chamber type divided into three chambers, an anode chamber, an intermediate chamber, and a cathode chamber. There is In the three-chamber type electrolytic device, electrodes and ion-exchange membranes are arranged between the anode chamber and the intermediate chamber, and between the cathode chamber and the intermediate chamber, respectively. The three-chamber electrolyzer is said to be capable of efficiently electrolyzing water.
従来の3室型の電解装置では、陽極となるアノード室側の電極によってアノード室に給水される水の水分子(H2O)が酸化され、酸素(O2)と水素イオン(H+)が生成され、中間室に給水された食塩(NaCl)などの電解質を含む水(以下、単に「電解質水溶液」という。)の塩素イオン(Cl-)がアノード室側の電極によって酸化されて塩素(Cl2)が発生し、水分子(H2O)と反応して次亜塩素酸(HOCl)と塩酸(HCl)が生成され、酸化水が生成される。一方、陰極となるカソード室側の電極によってカソード室に給水される水の水分子(H2O)が還元されて水素(H2)と水酸化物イオン(OH-)が生成され、中間室の電解質水溶液のナトリウムイオン(Na+)と水酸化物イオン(OH-)が反応して水酸化ナトリウム(NaOH)が生成され、還元水が生成される。 In the conventional three-chamber electrolysis apparatus, the water molecules (H 2 O) of the water supplied to the anode chamber are oxidized by the electrode on the anode chamber side, which serves as the anode, to form oxygen (O 2 ) and hydrogen ions (H + ). is generated, and chlorine ions (Cl − ) in water containing an electrolyte such as common salt (NaCl) supplied to the intermediate chamber (hereinafter simply referred to as “aqueous electrolyte solution”) are oxidized by the electrode on the anode chamber side to produce chlorine ( Cl 2 ) is generated and reacts with water molecules (H 2 O) to generate hypochlorous acid (HOCl) and hydrochloric acid (HCl), thereby generating oxidized water. On the other hand, water molecules (H 2 O) of water supplied to the cathode chamber are reduced by the electrode on the cathode chamber side, which serves as a cathode, to generate hydrogen (H 2 ) and hydroxide ions (OH − ). Sodium ions (Na + ) and hydroxide ions (OH − ) in the aqueous electrolyte solution react with each other to generate sodium hydroxide (NaOH) and reduce water.
電解水は、そのpHによって、様々な用途に使用することができるため、任意のpHの電解水を得られる電解装置が開発されており、例えば、以下のものがある。 Since electrolyzed water can be used for various purposes depending on its pH, electrolyzers capable of obtaining electrolyzed water of any pH have been developed.
特許文献1には、3室型の電解装置で、アノード室と中間室とカソード室のそれぞれに電極を配設し、その内の1室又は隣合う2室を電解槽として構成し、当該電解槽と隣合う室を電気透析槽として構成した電解装置が開示されている。これによれば、酸性、中性、アルカリ性のそれぞれの電解水が同時に得られるとされている。
特許文献2には、3室型の電解装置で、アノード室又はカソード室の一方に所定間隔を保持して配設された一対の電極と、アノード室又はカソード室の他方に電極が配設され、第一の電極には正の極性、第二の電極には負の極性、第一及び第二の電極の間に位置し、第一の電極と同じ室に配設されている第三の電極には、第一及び第二の電極に印加される電圧の中間の電位の電圧が印加される電解装置が開示されている。これによれば、第二の電極と第三の電極に付与する電流を調整することにより、第一・第三の電極が配設されている室で生成される電解水のpHを酸性~中性の範囲で任意に調整することができるとされている。
特許文献3には、3室型の電解装置で、アノード室と中間室、カソード室と中間室のそれぞれの間に配設された一対の電極に対し、所定の時間間隔で、通電方向を繰り返し切り替える制御部を具えた電解装置が開示されている。これによれば、生成する電解水のpHを精度良く制御できるとされている。
特許文献4には、3室型の電解装置で、アノード室の内部に配置された陽極と、カソード室の内部に配置された陰極と、中間室の内部に配置された中間電極と、陽極と中間電極の間及び中間電極と陰極の間に、それぞれの電流を独立して制御しながら直流電流を流す電流制御手段を具えた電解装置が開示されている。これによれば、中間室に電解質水溶液を入れ、アノード室及びカソード室に水を入れ、この状態で陽極、陰極、中間電極に電流を流し、この電流を調整することで、任意のpHの電解水を生成できるとされている。
しかし、特許文献1の電解装置では、酸性、中性、アルカリ性のそれぞれの電解水が同時に得られるため、仮に酸性の電解水のみを必要としている場合、他の電解水が不要となり、排水せざるを得ない。特許文献2の電解装置では、第一・第三の電極が配設されている室で生成される電解水のpHを調整することができるとされているが、第二の電極が配設されている室で生成される電解水を使用しない場合、これを排水として処分することになるため、無駄である。
However, in the electrolyzer of
この点、特許文献3と特許文献4の電解装置を用いて、アノード室及びカソード室から取得した電解水を混合させて混合電解水とすることにより、無駄な排水を生じさせ難くすることはできる。また、中間室の電解質水溶液を新たに供給しない貯留型の構成や、電解質水溶液が中間室を循環する構成とした場合、その排水を防止することができるが、電解質水溶液の濃度が経時的に変化し、生成される混合電解水のpHが安定しない可能性がある。これを防ぐために、中間室に常に新しい電解質水溶液を供給する方法をとると、その排水が生じることとなる。
In this respect, by using the electrolyzers of
ところで、混合電解水のpHが3.5~6.5の範囲であるとき、90%以上の割合で次亜塩素酸が存在することが知られている。混合電解水のpHが7.5になると、次亜塩素酸と次亜塩素酸イオンの存在比が1:1になり、それ以上のpHでは、次亜塩素酸イオンの割合が多くなる。次亜塩素酸イオンは次亜塩素酸に比べて殺菌力が大幅に低く、漂白性や皮膚に対する刺激性を持つ。一方、混合電解水のpHが3.5~5の酸性領域にある場合、使用対象の素材によっては、錆を発生させ易く、或いは、酸により素材を変質させる可能性がある。このため、殺菌力と安全性の観点から、pH6~6.5の次亜塩素酸水が望ましい。 By the way, it is known that hypochlorous acid is present at a rate of 90% or more when the pH of mixed electrolyzed water is in the range of 3.5 to 6.5. When the pH of the mixed electrolyzed water reaches 7.5, the abundance ratio of hypochlorous acid and hypochlorite ions becomes 1:1, and when the pH is higher than that, the ratio of hypochlorite ions increases. Hypochlorite ions have significantly lower bactericidal power than hypochlorous acid, and have bleaching and skin irritation properties. On the other hand, if the pH of the mixed electrolyzed water is in the acidic range of 3.5 to 5, depending on the material to be used, rust may easily occur, or the material may be altered by acid. Therefore, hypochlorous acid water with a pH of 6 to 6.5 is desirable from the viewpoint of sterilization power and safety.
そこで、本発明は、無駄な排水を発生させずに、所望のpH、特にpH6~6.5の電解次亜塩素酸を含む混合電解水を簡便に安定して生成し続けられる電解装置を提供することをその目的とする。
Therefore, the present invention provides an electrolyzer that can continue to simply and stably generate mixed electrolyzed water containing electrolyzed hypochlorous acid at a desired pH, particularly
本発明は、アノード室、カソード室、前記アノード室とカソード室の間に位置する中間室、直流電源、演算手段、及び記憶手段を具え、
前記アノード室は、アノード室給水口とアノード室排水口を具え、
前記カソード室は、カソード室給水口とカソード室排水口を具え、
前記中間室は、中間室給水口と中間室排水口を具え、前記中間室給水口から給水され、前記中間室排水口から排水される電解質水溶液が循環して前記中間室に供給されるように構成され、
前記アノード室と中間室の間には、陰イオン交換膜及び第一電極が配設され、
前記カソード室と中間室の間には、陽イオン交換膜及び第二電極が配設され、
前記中間室の内部には、第三電極が配設され、
前記直流電源からの電流が、前記第一電極及び第二電極に流されるとともに、前記第一電極側及び/又は第二電極側に配設された電流負荷装置を介して第三電極にも流されるように構成され、
前記電流負荷装置によって、前記第三電極と前記第一電極及び/又は第二電極に流される電流を調整できるように構成され、
前記演算手段は、運転初期の電解電圧を運転初期の前記第三電極の電圧で除算して得る基準電極電位と、運転中の電解電圧を運転中の前記第三電極の電圧で除算して得る運転中電極電位を演算するように構成され、
前記記憶手段は、前記基準電極電位を記憶するように構成され、
前記基準電極電位と運転中電極電位に所定の差が生じたときに前記第三電極と前記第一電極及び/又は第二電極にpH補正電流が流されるように構成されていることを特徴とする電解装置によって前記課題を解決した。
The present invention comprises an anode chamber, a cathode chamber, an intermediate chamber positioned between the anode chamber and the cathode chamber, a DC power source, a computing means, and a storage means,
the anode chamber comprises an anode chamber water inlet and an anode chamber outlet;
The cathode chamber has a cathode chamber water supply port and a cathode chamber water discharge port,
The intermediate chamber has an intermediate chamber water supply port and an intermediate chamber drainage port, and water is supplied from the intermediate chamber water supply port and the electrolyte aqueous solution drained from the intermediate chamber drainage port is circulated and supplied to the intermediate chamber. configured,
An anion exchange membrane and a first electrode are disposed between the anode chamber and the intermediate chamber,
A cation exchange membrane and a second electrode are disposed between the cathode chamber and the intermediate chamber,
A third electrode is disposed inside the intermediate chamber,
A current from the DC power supply is passed through the first electrode and the second electrode, and is also passed through a third electrode via a current load device provided on the first electrode side and/or the second electrode side. configured to be
configured to adjust the current flowing through the third electrode and the first electrode and/or the second electrode by the current load device;
The calculating means obtains a reference electrode potential obtained by dividing the electrolysis voltage at the beginning of operation by the voltage of the third electrode at the beginning of operation, and a reference electrode potential obtained by dividing the electrolysis voltage during operation by the voltage of the third electrode during operation. configured to calculate the electrode potential during operation;
the storage means is configured to store the reference electrode potential;
It is characterized in that a pH correction current is applied to the third electrode and the first electrode and/or the second electrode when a predetermined difference occurs between the reference electrode potential and the electrode potential during operation. The above problem was solved by an electrolytic device that
本発明の電解装置では、中間室給水口から食塩水などの電解質水溶液が供給され、中間室排水口から排出され、循環して中間室に供給されるように構成されている。このため、電解質水溶液の無駄な排水が生じない。一方、アノード室給水口及びカソード室給水口からは、中性の水が供給され、電解水がアノード室排水口及びカソード室排水口から排出される。本発明は、上記の構成を具えるので、電流負荷装置により、第三電極と第一電極及び/又は第二電極に流される電流を調整することができる。具体的には、第一電極側に配設された電流負荷装置を介して第三電極に通電されると、第一電極に流される電流は、第二電極に流される電流よりも低くなるので、第一電極の電気分解量を抑制してアノード室で生成される酸化水のpHを高めることができる。逆に、第二電極側に配設された電流負荷装置を介して第三電極に通電されると、第二電極に流される電流は、第一電極に流される電流よりも低くなるので、第二電極の電気分解量を抑制してカソード室で生成される還元水のpHを低めることができるので、所望のpHの混合電解水を得ることができる。さらに、運転継続中に混合電解水のpHが変化し、基準電極電位と運転中電極電位に所定の差が生じたときに第三電極と第一電極及び/又は第二電極にpH補正電流が流されるように構成されているので、運転中に電解質水溶液の濃度やpHの変化が生じても、酸化水と還元水、延いては混合電解水のpHを所定の値に維持させ易くすることができる。よって、本発明では、無駄な排水を発生させずに任意のpHの電解水をより簡便に安定して生成し続けることができる。 In the electrolysis apparatus of the present invention, an aqueous electrolyte solution such as saline is supplied from the water supply port of the intermediate chamber, discharged from the drain port of the intermediate chamber, circulated and supplied to the intermediate chamber. Therefore, wasteful drainage of the aqueous electrolyte solution does not occur. On the other hand, neutral water is supplied from the anode chamber water supply port and the cathode chamber water supply port, and electrolyzed water is discharged from the anode chamber water discharge port and the cathode chamber water discharge port. Since the present invention has the above configuration, the current load device can adjust the current flowing through the third electrode, the first electrode and/or the second electrode. Specifically, when the third electrode is energized via a current load device disposed on the first electrode side, the current flowing through the first electrode becomes lower than the current flowing through the second electrode. , the amount of electrolysis of the first electrode can be suppressed to increase the pH of the oxidized water produced in the anode chamber. Conversely, when the third electrode is energized via the current loading device provided on the second electrode side, the current flowing through the second electrode becomes lower than the current flowing through the first electrode. Since the amount of electrolysis of the two electrodes can be suppressed and the pH of the reduced water produced in the cathode chamber can be lowered, mixed electrolyzed water with a desired pH can be obtained. Furthermore, when the pH of the mixed electrolyzed water changes during continuous operation and a predetermined difference occurs between the reference electrode potential and the electrode potential during operation, a pH correction current is applied to the third electrode and the first electrode and/or the second electrode. To easily maintain the pH of oxidized water, reduced water, and mixed electrolyzed water at a predetermined value even if the concentration or pH of the aqueous electrolyte solution changes during operation because it is configured to flow. can be done. Therefore, in the present invention, it is possible to continue generating electrolyzed water of any pH more easily and stably without generating wasteful waste water.
また、記憶手段が、前記運転中電極電位と前記基準電極電位の比及び生成する酸化水、還元水、又は混合電解水の所望のpHを得る前記pH補正電流によって決定される所定の補正係数をさらに記憶するように構成され、演算手段が、pH補正電流の値Xを、X=(1-(運転中電極電位/基準電極電位))×補正係数、によって決定するように構成すれば、pH補正電流の値を求め易い。 Further, the storage means stores a predetermined correction coefficient determined by the pH correction current for obtaining a desired pH of the oxidized water, the reduced water, or the mixed electrolyzed water, and the ratio of the electrode potential during operation to the reference electrode potential. Further, if the calculation means is configured to determine the value X of the pH correction current by X=(1−(electrode potential during operation/reference electrode potential)) × correction coefficient, pH It is easy to obtain the value of the correction current.
また、電流負荷装置がpH補正電流の値に基づいて調整した電流を第三電極と第一電極及び/又は第二電極に流す構成とすれば、pH補正電流を流すための別の電源などの装置が不要となり、シンプルな構成で製造コストを下げることができる。 In addition, if the current load device is configured to flow the current adjusted based on the value of the pH correction current to the third electrode and the first electrode and/or the second electrode, a separate power supply for flowing the pH correction current, etc. No equipment is required, and the manufacturing cost can be reduced with a simple configuration.
以下、本発明の実施形態を図1~7を参照して説明する。但し、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS. However, the present invention is not limited to this embodiment.
図1に示されているように、本発明の第一実施形態の電解装置100は、電解槽12を具えている。電解槽12は、アノード室14、カソード室16、アノード室14とカソード室16の間に位置する中間室18に分割されている。アノード室14と中間室18の間には、陰イオン交換膜52及び第一電極42が配設され、カソード室16と中間室18の間には、陽イオン交換膜54及び第二電極44が配設されている。
As shown in FIG. 1, the
アノード室14は、アノード室給水口22とアノード室排水口32を具え、カソード室16は、カソード室給水口24とカソード室排水口34を具え、中間室18は、中間室給水口26と中間室排水口36を具えている。
また、中間室18の内部、すなわち、陰イオン交換膜52及び第一電極42と陽イオン交換膜54及び第二電極44の間には、第三電極46が配設されている。電解装置100では、第三電極46は、第一電極42と第二電極44の中間に位置している。
A
第一電極42は、直流電源Vに対し陽極側に、第二電極44は、直流電源Vに対し陰極側に接続されている。第三電極46は、第一電極42側に配設された第一電流負荷装置62と第二電極44側に配設された第二電流負荷装置64を介して直流電源Vに接続されている。なお、第一・第二電流負荷装置62のいずれかを設けずに、第三電極46を第一電極42側又は第二電極44側と接続しない構成もあり得る。
The
直流電源Vが稼働すると、直流電源Vからの電流は、第一電極42及び第二電極44に流されるとともに、第一電極42側及び/又は第二電極44側に配設された第一・第二電流負荷装置62,64を介して第三電極46にも流れる。第三電極46に流れる電流は、第一・第二電流負荷装置62,64の負荷をコントロールすることにより調整できるように構成する。これにより、第三電極46と第一電極42及び/又は第二電極44に流される電流を第一・第二電流負荷装置62,64によって調整できる。
When the DC power supply V operates, the current from the DC power supply V flows through the
電解装置100は、コントローラ70を具えている。コントローラ70は、直流電源V、第一・第二電流負荷装置62,64と電気的に接続されており、制御手段76によってこれらを制御することができるように構成されている。コントローラ70は、さらに、記憶手段72と演算手段74を有する。これらの機能は後述する。
The
アノード室14とカソード室16には、それぞれ、アノード室給水口22とカソード室給水口24から純水や水道水などの中性の水が給水され、アノード室排水口32とカソード室排水口34から排水される。ここで、アノード室排水口32とカソード室排水口34に連結された混合槽(図示省略)などの混合手段をさらに有する構成とすれば、アノード室14で生成された酸化水とカソード室16で生成された還元水を混合して所望のpHの混合電解水、特に、pH6~6.5の電解次亜塩素酸を含む混合電解水を無駄な排水を発生させずに簡便に生成することができる。
Neutral water such as pure water or tap water is supplied to the
また、図示しての説明は省略するが、カソード室排水口34とアノード室給水口22を連結し、カソード室排水口34から排水された還元水がアノード室14に給水されるように構成してもよい。本構成とすれば、カソード室16で生成された還元水をアノード室14へ流入させ、アノード室14で生成される酸化水と混合させて所望のpHの電解水を得られるため、無駄な排水を生じさせない、コンパクトな電解装置100とすることができる。
Although not shown, the cathode
中間室18には、中間室給水口26から電解質水溶液が給水され、中間室排水口36から排水される。電解質は、塩素イオンを含むものであり、電解質水溶液としては、塩化ナトリウム等の塩素イオンを含む素材を添加した水を使用することができる。図示は省略するが、電解装置100では、中間室給水口26と中間室排水口36は、図示しないタンクを介して連結され、電解質水溶液が循環するように構成されている。このため、電解質水溶液の無駄な排水が生じない。
The electrolyte aqueous solution is supplied to the
第一乃至第三電極42,44,46は、網目状とすることができる。このとき、第三電極46の網目が第一・第二電極42,44の網目よりも荒い構成とすれば、電解電圧が上昇して電解ができなくなるという現象を防ぐことができる。
The first to
直流電源Vの電流を11.5Aとし、アノード室14とカソード室16への純水を1分間あたり2Lの流量で給排水させ、第一電極42側に配設された第一電流負荷装置62の負荷をコントロールして、第三電極46に流れる電流を変化させたときの酸化水と還元水のpHの変化を表1に示す。
The current of the DC power supply V is set to 11.5 A, and pure water is supplied to and discharged from the
図2にも示すとおり、第三電極46に電流が流れていない場合、酸化水のpHは2.77であるが、第三電極46に流される電流が増加するにつれて、酸化水のpHが上がるという結果を得られた。なお、還元水のpHは変化していない。
As shown in FIG. 2, when no current is flowing through the
第一電極42側に配設された第一電流負荷装置62の負荷をコントロールして、第三電極46に電流を流した場合、第一電流負荷装置62の負荷に応じて第一電極42に流れる電流が増減するので、第一電極42による電気分解量を増減させることができ、アノード室14で生成される酸化水のpHをコントロールすることができる。このとき、第二負荷装置64を通じて電流は流れず、第三電極46は陽極として機能するので、中間室18でも陰イオンが生成されるが、多くは中間室排水口36から排出される。
When the load of the first
このように、第一電極42側に配設された第一電流負荷装置62を介して第三電極46に通電されると、第一電極42に流される電流は、第二電極44に流される電流よりも低くなるので、第一電極42の電気分解量を抑制してアノード室14で生成される酸化水のpHを高めることができる。
Thus, when the
同条件で、第二電極44側に配設された第二電流負荷装置64の負荷をコントロールして、第三電極46に流れる電流を変化させたときの酸化水と還元水のpHの変化を表2に示す。
Under the same conditions, the load of the second
図3にも示すとおり、第三電極46に電流が流れていない場合、還元水のpHは10.3であるが、第三電極46に流される電流が増加するにつれて、還元水のpHが下がるという結果を得られた。なお、酸化水のpHは変化していない。
As shown in FIG. 3, the pH of the reduced water is 10.3 when no current flows through the
第二電極44側に配設された第二電流負荷装置64の負荷をコントロールして、第三電極46に電流を流した場合、第二電流負荷装置64の負荷に応じて第二電極44に流れる電流が増減するので、第二電極44による電気分解量を増減させることができ、カソード室16で生成される還元水のpHをコントロールすることができる。このとき、第一負荷装置62を通じて電流は流れず、第三電極46は陰極として機能するので、中間室18でも陽イオンが生成されるが、多くは中間室排水口36から排出される。
When the load of the second
このように、第二電極44側に配設された第二電流負荷装置64を介して第三電極46に通電されると、第二電極44に流される電流は、第一電極42に流される電流よりも低くなるので、第二電極44の電気分解量を抑制してカソード室16で生成される還元水のpHを低めることができる。
Thus, when the
以上に説明したとおり、電解装置100では、第一・第二電流負荷装置62,64を操作することにより、酸化水と還元水のpHを変化させることができるので、任意のpHの電解水をより簡便に生成することができる。
As described above, in the
次に、同条件で、アノード室14で生成された酸化水とカソード室16で生成された還元水を混合して混合電解水とした場合のpHの変化を表3及び表4に示す。第一電極42側に配設された第一電流負荷装置62の負荷をコントロールして、第三電極46に流れる電流を変化させたときの結果が表3である。図4にも示すとおり、第一電流負荷装置62の負荷をコントロールすることにより、混合電解水のpHを6.6~7.86の範囲で変化させることができた。
Next, Tables 3 and 4 show changes in pH when the oxidized water produced in the
第二電極44側に配設された第二電流負荷装置64の負荷をコントロールして、第三電極46に流れる電流を変化させたときの結果が表4である。図5にも示すとおり、第二電流負荷装置64の負荷をコントロールすることにより、混合電解水のpHを4.5~6.6の範囲で変化させることができた。
Table 4 shows the results when the current flowing through the
図4,5に示すとおり、第二電流負荷装置64を介して第三電極46に2.5A以上の電流を流した場合を除き、混合電解水のpHを略一次線形で変化させることができた。このように、電解装置100では、第一・第二電流負荷装置62,64を操作することにより、任意のpHの電解水をより簡便に生成することができる。特に、次亜塩素酸を含む電解水を生成する場合、電解水のpHを4.0~6.5程度、特にpH5~6.5にすることが好ましく、還元水に対し、より多くの酸化水をアノード室排水口32とカソード室排水口34に連結された混合槽(図示省略)などの混合手段で混合させることで次亜塩素酸を含む電解水を生成することができる。よって、このような電解水を無駄な排水を生じさせずに、簡便に生成することができる。
As shown in FIGS. 4 and 5, except when a current of 2.5 A or more is applied to the
ここで、カソード室排水口34とアノード室給水口22が連結された構成とすれば、カソード室16で生成された還元水をアノード室14へ流入させ、アノード室14で生成される酸化水と混合させて所望のpHの電解水を得られるため、無駄な排水を生じさせない、コンパクトな電解装置100とすることができる。
Here, if the cathode
次に、第三電極46を第一電極42寄りに配設し、他はこれまでと同条件で、アノード室14で生成された酸化水とカソード室16で生成された還元水を混合して混合電解水とした場合のpHの変化を表5及び表6に示す。第一電極42側に配設された第一電流負荷装置62の負荷をコントロールして、第三電極46に流れる電流を変化させたときの結果が表5である。図6にも示すとおり、第一電流負荷装置62の負荷をコントロールすることにより、混合電解水のpHを5.6~6.68の範囲で変化させることができた。
Next, the
第二電極44側に配設された第二電流負荷装置64の負荷をコントロールして、第三電極46に流れる電流を変化させたときの結果が表6である。図7にも示すとおり、第二電流負荷装置64の負荷をコントロールすることにより、混合電解水のpHを3.5~5.6の範囲で変化させることができた。
Table 6 shows the results when the current flowing through the
図6,7に示すとおり、第二電流負荷装置64を介して第三電極46に電流を流した場合の、混合電解水のpHの変化が一次線形ではなくなった。すなわち、第三電極46を第一電極42と第二電極44の中間に位置させた方が混合電解水のpHの変動を安定させ易くすることができる。
As shown in FIGS. 6 and 7, the change in pH of the mixed electrolyzed water was no longer linear when a current was passed through the
以上の例では、第一電極42側に配設された第一電流負荷装置62の負荷をコントロールして、第三電極46に電流を流した場合、第二電流負荷装置64を介して第三電極46に電流は流れないようにし、逆に、第二電極44側に配設された第二電流負荷装置64の負荷をコントロールして、第三電極46に電流を流した場合、第一電流負荷装置62を介して第三電極46に電流は流れないようにした。しかし、酸化水及び還元水のpHは、第一電極42と第二電極44に流れる電流の差によって変化すると考えられるため、第一電極42と第二電極44に流れる電流の差を生じさせることができれば、第一電流負荷装置62と第二電流負荷装置64の負荷は適宜変更することも可能である。
In the above example, when the load of the first
以上では、直流電源Vの電流を11.5Aとし、アノード室14とカソード室16への純水を1分間あたり2Lの流量で給排水させ、第三電極46に流れる電流を0A~3Aの範囲で変化させたが、これ以外の条件としてもよい。
In the above, the current of the DC power supply V is set to 11.5 A, the pure water is supplied to and discharged from the
上述したように、電解装置100では、中間室給水口26と中間室排水口36は、図示しないタンクを介して連結され、電解質水溶液が循環するように構成されている。電解装置100の運転を長期間継続させると、電解質水溶液のpHが徐々に変化し、それによって酸化水と還元水のpHが変化し、延いては混合電解水のpHも変化してしまうという現象が起こる。これは、運転中に電解質水溶液で消費されるNa+イオンとCL-イオンの量が異なるため、Na+イオンとCL-イオンの比率が徐々に変化することが原因として考えられる。
As described above, in the
酸化水、還元水、及び混合電解水のpHを安定化させるために、生成された直後の酸化水と還元水のpHを計測し、対応することが考えられるが、流水状態の酸化水や還元水のpHを正確に計測することは困難である。そこで、電解装置100では、電解質水溶液のpHが変化したことによって酸化水、還元水、及び混合電解水のpHが変化したとき、第三電極46の電圧も相関して変化するという現象に着目し、pHと相関関係にあると考えられる電解電圧及び第三電極46の電圧(以下、単に、「第三電極電圧」という。)を測定し、酸化水、還元水、及び混合電解水のpHを安定化させている。以下に詳述する。
In order to stabilize the pH of the oxidized water, the reduced water, and the mixed electrolyzed water, it is conceivable to measure the pH of the oxidized water and the reduced water immediately after they are generated and take appropriate measures. Accurately measuring the pH of water is difficult. Therefore, in the
まず、コントローラ70の演算手段74が、運転初期、すなわち、新規の電解質水溶液で運転を開始したときの電解電圧を運転初期の第三電極電圧で除算して得る基準電極電位と、運転中の電解電圧を運転中の第三電極電圧で除算して得る運転中電極電位を演算するように構成されている。電解電圧は、直流電源Vの電圧を計測するように設けられた電解電圧測定手段82により、第三電極電圧は、第二電極44と第三電極46の間に設けられた第三電極電圧測定手段84により計測される。なお、第三電極電圧測定手段84は、第一電極42と第三電極46の間に設けた構成としてもよい。電解電圧測定手段82及び第三電極電圧測定手段84は、公知の電圧計やその機能を有する装置とすればよい。基準電極電位は、記憶手段72によって記憶される。運転中電極電位は、運転中に常時演算される。
First, the computing means 74 of the
そして、基準電極電位と運転中電極電位に所定の差が生じたときに、指令手段76によって第三電極46と第一電極42及び/又は第二電極44にpH補正電流が流されるように構成されている。基準電極電位と運転中電極電位にどの程度の差が生じたときに、第三電極46と第一電極42及び/又は第二電極44にどの程度のpH補正電流を流すかは、生成する酸化水、還元水、又は混合電解水の所望のpHによって変動する。pH補正電流は、図示しない別の電源を用いて生じさせることも可能ではあるが、別の電源を接続すると、第三電極46の電圧などの状態検出がし難くなり、これを防止すべく切換回路などを追加すると、複雑になるので、好適ではない。
Then, when a predetermined difference occurs between the reference electrode potential and the operating electrode potential, the command means 76 causes the pH correction current to flow through the
そこで、pH補正電流は、第一電流負荷装置62又は第二電流負荷装置64がコントロールされることにより、pH補正電流の値に基づいて調整した電流が第三電極46と第一電極42及び/又は第二電極44に流されるように構成するのがよい。具体的には、まず、記憶手段72が運転初期の第一電流負荷装置62及び/又は第二電流負荷装置64によって第三電極46と第一電極42及び/又は第二電極44に流される電流であるpH基準電流を記憶するように構成する。そして、演算手段74により、pH補正電流とpH基準電流に基づいて調整した電流を算出し、指令手段76によって、第一電流負荷装置62及び/又は第二電流負荷装置64が演算手段74によって算出された電流を第三電極46と第一電極42及び/又は第二電極44に流すように構成することができる。本構成とすれば、シンプルな構成で製造コストを下げることができる。
Therefore, the pH-corrected current is adjusted based on the value of the pH-corrected current by controlling the first
コントローラ70の記憶手段72が、補正係数をさらに記憶するように構成され、演算手段74により、pH補正電流の値Xが、X=(1-(運転中電極電位/基準電極電位))×補正係数、によって決定されるように構成すれば、pH補正電流の値を求め易くすることができる。補正係数は、生成する酸化水、還元水、又は混合電解水の所望のpHによって決定すればよい。ここで、補正係数を2.5とし、電解装置100と塩分濃度16%の電解質水溶液を用いて、純水流量を2L/minとし、第三電極電流を一定にして運転させた状態で、電解質水溶液のpHを変化させたときの、電解電圧、第三電極電圧、基準電極電位、運転中電極電位、混合電解水のpH(補正前)、pH補正電流、及び補正後の混同電解水のpHを表7に示す。
The storage means 72 of the
表7に示す実測値では、新規の塩分濃度16%の電解質水溶液を用いて測定したものが、電解質水溶液pH6の行である。このため、基準電極電位は、その行の0.46839となり、他の行の電極電位は運転中電極電位となる。この基準電極電位と運転中電極電位、及び補正係数2.5を用いてpH補正電流を算出している。なお、pH補正電流の値は、小数点第二位で四捨五入している。表7からも明らかなように、pH補正電流は、基準電極電位と運転中電極電位の差によっては第三電極46に対して流されない場合もある。このように、補正係数を2.5とすれば、pH6~6.5の混合電解水を安定的に生成することができる。
In the measured values shown in Table 7, the row of the electrolyte
以上に説明したように、本発明によれば、任意のpH、特にpH6~6.5の混合電解水を無駄な排水を発生させずにより簡便に生成でき、且つ、連続運転させても安定的に所望のpHの混合電解水を生成可能な電解装置を提供することができる。
As described above, according to the present invention, mixed electrolyzed water of any pH, particularly
100 電解装置
14 アノード室
16 カソード室
18 中間室
22 アノード室給水口
24 カソード室給水口
26 中間室給水口
32 アノード室排水口
34 カソード室排水口
36 中間室排水口
42 第一電極
44 第二電極
46 第三電極
52 陰イオン交換膜
54 陽イオン交換膜
62 第一電流負荷装置
64 第二電流負荷装置
72 記憶手段
74 演算手段
V 直流電源
100
Claims (1)
源、演算手段、及び記憶手段を具え、
前記アノード室は、アノード室給水口とアノード室排水口を具え、
前記カソード室は、カソード室給水口とカソード室排水口を具え、
前記中間室は、中間室給水口と中間室排水口を具え、前記中間室給水口から給水され、前記中間室排水口から排水される電解質水溶液が循環して前記中間室に供給されるように構成され、
前記アノード室と中間室の間には、陰イオン交換膜及び第一電極が配設され、
前記カソード室と中間室の間には、陽イオン交換膜及び第二電極が配設され、
前記中間室の内部には、第三電極が配設され、
前記直流電源からの電流が、前記第一電極及び第二電極に流されるとともに、前記第一電極側及び/又は第二電極側に配設された電流負荷装置を介して第三電極にも流されるように構成され、
前記電流負荷装置によって、前記第三電極と前記第一電極及び/又は第二電極に流される電流を調整できるように構成され、
前記演算手段は、運転初期の電解電圧を運転初期の前記第三電極の電圧で除算して得る基準電極電位と、運転中の電解電圧を運転中の前記第三電極の電圧で除算して得る運転中電極電位を演算するように構成され、
前記記憶手段は、前記基準電極電位を記憶するように構成され、
前記基準電極電位と運転中電極電位に所定の差が生じたときに前記第三電極と前記第一電極及び/又は第二電極にpH補正電流が流されるように構成されていることを特徴とする、
電解装置。 comprising an anode chamber, a cathode chamber, an intermediate chamber positioned between the anode chamber and the cathode chamber, a DC power source, a computing means, and a storage means,
the anode chamber comprises an anode chamber water inlet and an anode chamber outlet;
The cathode chamber has a cathode chamber water supply port and a cathode chamber water discharge port,
The intermediate chamber has an intermediate chamber water supply port and an intermediate chamber drainage port, and water is supplied from the intermediate chamber water supply port and the electrolyte aqueous solution drained from the intermediate chamber drainage port is circulated and supplied to the intermediate chamber. configured,
An anion exchange membrane and a first electrode are disposed between the anode chamber and the intermediate chamber,
A cation exchange membrane and a second electrode are disposed between the cathode chamber and the intermediate chamber,
A third electrode is disposed inside the intermediate chamber,
A current from the DC power supply is passed through the first electrode and the second electrode, and is also passed through a third electrode via a current load device provided on the first electrode side and/or the second electrode side. configured to be
configured to adjust the current flowing through the third electrode and the first electrode and/or the second electrode by the current load device;
The calculating means obtains a reference electrode potential obtained by dividing the electrolysis voltage at the beginning of operation by the voltage of the third electrode at the beginning of operation, and a reference electrode potential obtained by dividing the electrolysis voltage during operation by the voltage of the third electrode during operation. configured to compute an electrode potential during operation;
the storage means is configured to store the reference electrode potential;
It is characterized in that a pH correction current is applied to the third electrode and the first electrode and/or the second electrode when a predetermined difference occurs between the reference electrode potential and the electrode potential during operation. do,
electrolytic device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022106367A JP7212978B1 (en) | 2022-06-30 | 2022-06-30 | electrolytic device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022106367A JP7212978B1 (en) | 2022-06-30 | 2022-06-30 | electrolytic device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP7212978B1 true JP7212978B1 (en) | 2023-01-26 |
JP2024005906A JP2024005906A (en) | 2024-01-17 |
Family
ID=85035365
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2022106367A Active JP7212978B1 (en) | 2022-06-30 | 2022-06-30 | electrolytic device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7212978B1 (en) |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR200338145Y1 (en) | 2003-08-21 | 2004-01-13 | 바이오닉스(주) | making apparatus of electrolysis water |
KR20050020298A (en) | 2003-08-21 | 2005-03-04 | 바이오닉스(주) | making apparatus of electrolysis water |
JP2007190548A (en) | 2005-12-21 | 2007-08-02 | Midori Anzen Co Ltd | Effective chlorine concentration adjusting method of electrolyzed water, ph adjusting method of electrolyzed water, and electrolyzed water forming apparatus |
US20100270172A1 (en) | 2007-11-20 | 2010-10-28 | Ecolab Usa Inc. | Electrolyzer cell for producing acidic or alkaline electrolyzed water |
JP2012110809A (en) | 2010-11-22 | 2012-06-14 | Masaaki Arai | Membrane holding structure, electrode, apparatus and method for producing electrolysis water using the same |
US20180166760A1 (en) | 2015-05-01 | 2018-06-14 | Stc.Unm | Biological and Stand-Alone Super-Capacitors for Water Treatment |
JP2019162607A (en) | 2018-03-20 | 2019-09-26 | 株式会社東芝 | Electrolytic water generator |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3150355B2 (en) * | 1991-03-23 | 2001-03-26 | コニカ株式会社 | Bipolar three-dimensional electrode type electrolytic cell |
-
2022
- 2022-06-30 JP JP2022106367A patent/JP7212978B1/en active Active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR200338145Y1 (en) | 2003-08-21 | 2004-01-13 | 바이오닉스(주) | making apparatus of electrolysis water |
KR20050020298A (en) | 2003-08-21 | 2005-03-04 | 바이오닉스(주) | making apparatus of electrolysis water |
JP2007190548A (en) | 2005-12-21 | 2007-08-02 | Midori Anzen Co Ltd | Effective chlorine concentration adjusting method of electrolyzed water, ph adjusting method of electrolyzed water, and electrolyzed water forming apparatus |
US20100270172A1 (en) | 2007-11-20 | 2010-10-28 | Ecolab Usa Inc. | Electrolyzer cell for producing acidic or alkaline electrolyzed water |
JP2012110809A (en) | 2010-11-22 | 2012-06-14 | Masaaki Arai | Membrane holding structure, electrode, apparatus and method for producing electrolysis water using the same |
US20180166760A1 (en) | 2015-05-01 | 2018-06-14 | Stc.Unm | Biological and Stand-Alone Super-Capacitors for Water Treatment |
JP2019162607A (en) | 2018-03-20 | 2019-09-26 | 株式会社東芝 | Electrolytic water generator |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2024005906A (en) | 2024-01-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20060076248A1 (en) | Apparatus and method for producing electrolyzed water | |
KR19990072981A (en) | Apparatus for producing electrolytic solution | |
US20080047844A1 (en) | Method of generating electrolyzed water and electrolyzed water generation apparatus therefor | |
CA2315355A1 (en) | Electrochemical treatment of an aqueous solution | |
US20110189302A1 (en) | Electrochemical device | |
WO2014034329A1 (en) | Apparatus for producing electrolyzed water and method for producing electrolyzed water | |
JP2008086885A (en) | Electrolytic water generator | |
JPH09253650A (en) | Sterilized water making apparatus | |
JP7212978B1 (en) | electrolytic device | |
JP4597263B1 (en) | Electrolyzed water production apparatus and electrolyzed water production method using the same | |
JP2004041829A (en) | Method and apparatus for preparing electrolytic water, and water | |
JP2008086886A (en) | Electrolytic water generator | |
JPH06312185A (en) | Electrolytic water forming apparatus | |
JP2001191079A (en) | Electrolytic water forming device | |
JP4068267B2 (en) | Electrolyzed water generator | |
JP2892121B2 (en) | Method for producing sterile water containing hypochlorous acid by electrolysis | |
CN110872143A (en) | Electrolyzed water production device and electrolyzed water production method | |
JP2892120B2 (en) | Method for producing sterile water containing hypochlorous acid by electrolysis | |
JP3575712B2 (en) | Electrolyzed water generator | |
JPH09206755A (en) | Formation of alkaline ionized and hypochlorous acid sterilizing water and device therefor | |
JP3637114B2 (en) | Electrolyzed water generator | |
JP3297828B2 (en) | Electrolyzed water generator and method for controlling chloride ion concentration in the electrolyzed water generator | |
JPH11319831A (en) | Production of electrolytic function water and its apparatus | |
JP2019005679A (en) | Electrolyzed water generator | |
JP2005342702A (en) | Method for manufacturing bactericidal water |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20220707 |
|
A871 | Explanation of circumstances concerning accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871 Effective date: 20220707 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220831 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20221006 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20221125 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20221128 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20221226 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20230106 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7212978 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |