JP7738220B2 - Hypochlorous acid water supply device and space sterilization system using the same - Google Patents
Hypochlorous acid water supply device and space sterilization system using the sameInfo
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Description
本発明は、塩水の電気分解によって生成した次亜塩素酸水の残留成分となるNaClO及びNaOHを抑制した次亜塩素酸水を供給する次亜塩素酸水供給装置及びこれを用いた空間除菌システムに関するものである。 The present invention relates to a hypochlorous acid water supply device that supplies hypochlorous acid water in which the residual components of NaClO and NaOH, which are produced by electrolyzing salt water, have been reduced, and to an air sterilization system that uses the same.
従来、塩水の電気分解をすることで、NaClOを主成分としHClO及びNaOHを含む次亜塩素酸水が生成される。次亜塩素酸水は弱酸性側にすることで、除菌力が向上することが知られており、イオン透過能を有する隔膜を使用して生成されるpH弱酸性側に制御する技術が知られている。(例えば、特許文献1参照) Conventionally, electrolysis of saltwater produces hypochlorous acid water, which contains NaClO as its main component and also HClO and NaOH. It is known that making hypochlorous acid water weakly acidic improves its disinfecting power, and a technology is known for controlling the pH of the water to the weakly acidic side using an ion-permeable membrane. (See, for example, Patent Document 1.)
しかしながら、pHが弱酸性に調整するだけでは、残留成分となるNaClO及びNaOHの抑制が十分にできているとはいえない。NaClO及びNaOHは、次亜塩素酸水が揮発後も固形分として表面に残留する成分で、この残留成分が潮解及び水に再溶解することで金属の腐食を促進する要因となる。そのため、NaClO及びNaOH成分を多く含む次亜塩素酸水をミスト噴霧すると、微小な残留成分が蓄積されるため、長期間使用時の腐食が懸念される。 However, simply adjusting the pH to a weak acidity does not adequately suppress the formation of residual components, NaClO and NaOH. NaClO and NaOH are components that remain on the surface as solids even after the hypochlorous acid water evaporates, and these residual components deliquesce and redissolve in water, which can accelerate metal corrosion. Therefore, when hypochlorous acid water containing a large amount of NaClO and NaOH is sprayed as a mist, tiny residual components accumulate, raising concerns about corrosion over long-term use.
そこで本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、塩水の電気分解によって生じる残留成分を低減した次亜塩素酸水を供給することが可能な次亜塩素酸水供給装置を提供することを目的とする。 The present invention aims to solve the above-mentioned conventional problems and provide a hypochlorous acid water supply device that can supply hypochlorous acid water with reduced residual components generated by the electrolysis of salt water.
この目的を達成するため、蛇行状の無隔膜電解流路内に供給される塩水から一対の第一陰陽電極間への通電によって次亜塩素酸水を連続的に電解生成する次亜塩素酸水生成ユニットと、蛇行状の有隔膜電解流路内のそれぞれに次亜塩素酸水生成ユニットから供給される次亜塩素酸水を一対の第二陰陽電極間への通電によって連続的に処理する次亜塩素酸水処理ユニットとを備え、次亜塩素酸水処理ユニットの陽電極側における電解流路から送出される次亜塩素酸水を外部に供給する構造とする。 To achieve this objective, the system is equipped with a hypochlorous acid water generation unit that continuously electrolyzes hypochlorous acid water from salt water supplied into a serpentine, membrane-less electrolysis flow path by passing current between a pair of first cathode and anode electrodes, and a hypochlorous acid water treatment unit that continuously treats the hypochlorous acid water supplied from the hypochlorous acid water generation unit into each of the serpentine, membrane-equipped electrolysis flow paths by passing current between a pair of second cathode and anode electrodes, and the hypochlorous acid water discharged from the electrolysis flow path on the anode side of the hypochlorous acid water treatment unit is supplied to the outside.
本発明によれば、塩水の電気分解によって生じる残留成分を低減した次亜塩素酸水を供給することが可能な次亜塩素酸水供給装置を提供することができる。 The present invention provides a hypochlorous acid water supply device that can supply hypochlorous acid water with reduced residual components generated by the electrolysis of salt water.
本発明に係る次亜塩素酸水供給装置は、蛇行状の無隔膜電解流路内に供給される塩水から一対の第一陰陽電極間への通電によって次亜塩素酸水を連続的に電解生成する次亜塩素酸水生成ユニットと、蛇行状の有隔膜電解流路内のそれぞれに前記次亜塩素酸水生成ユニットから供給される前記次亜塩素酸水を一対の第二陰陽電極間への通電によって連続的に処理する次亜塩素酸水処理ユニットと、を備え、次亜塩素酸水処理ユニットの陽電極側における電解流路から送出される次亜塩素酸水を外部に供給する構造とする。 The hypochlorous acid water supply device of the present invention comprises a hypochlorous acid water generation unit that continuously electrolyzes hypochlorous acid water from salt water supplied into a serpentine, membrane-less electrolysis flow path by passing current between a pair of first cathode and anode electrodes, and a hypochlorous acid water treatment unit that continuously treats the hypochlorous acid water supplied from the hypochlorous acid water generation unit into each of the serpentine, membrane-equipped electrolysis flow paths by passing current between a pair of second cathode and anode electrodes, and is configured to supply hypochlorous acid water discharged from the electrolysis flow path on the anode side of the hypochlorous acid water treatment unit to the outside.
こうした構成によれば、次亜塩素酸水生成ユニットにおいて無隔膜電解流路内で塩水を電気分解して次亜塩素酸水を生成し、さらに次亜塩素酸水処理ユニットにおいて有隔膜電解流路内に無隔膜電解流路で生成した次亜塩素酸水を流通させて、陽電極側から残留成分の要因となる陽イオンを分離低減した次亜塩素酸水として抽出することができる。このため、塩水の電気分解によって生じる残留成分を分離した次亜塩素酸水を外部に供給することが可能な、ワンパス式の次亜塩素酸水供給装置とすることができる。 With this configuration, hypochlorous acid water is generated by electrolyzing saltwater in a membrane-less electrolysis flow path in the hypochlorous acid water generation unit, and then the hypochlorous acid water generated in the membrane-less electrolysis flow path is circulated through a membrane-equipped electrolysis flow path in the hypochlorous acid water treatment unit, allowing hypochlorous acid water to be extracted from the positive electrode side with reduced cations that cause residual components. This allows for a one-pass hypochlorous acid water supply device that can supply hypochlorous acid water from which residual components resulting from the electrolysis of saltwater have been separated to the outside.
また、本発明に係る次亜塩素酸水供給装置では、無隔膜電解流路は、平面状の第一陽電極と、第一陽電極と対向する平面状の第一陰電極と、第一陽電極と第一陰電極との間に設けられたスペーサ部材とを有して構成され、一対の第一陰陽電極は、スペーサ部材によって無隔膜電解流路に第一陽電極及び第一陰電極を露出させることで蛇行状に構成されている。このようにすることで、スペーサ部材に形成される流路形状により、塩水を電気分解する能力を変化させることができるので、塩水を電気分解する面積及び時間を自由に設計することができる。 In addition, in the hypochlorous acid water supply device according to the present invention, the membrane-less electrolysis flow path is configured to include a planar first anode, a planar first cathode facing the first anode, and a spacer member provided between the first anode and first cathode. The pair of first cathode-and-cathode electrodes are configured in a serpentine shape by exposing the first anode and first cathode to the membrane-less electrolysis flow path via the spacer member. In this way, the ability to electrolyze brine can be changed by changing the flow path shape formed in the spacer member, allowing the area and time for electrolyzing brine to be freely designed.
また、本発明に係る次亜塩素酸水供給装置では、有隔膜電解流路は、第二陽電極が流路に沿って露出して延設された蛇行状の第一流路と、第一流路と対向して並設され、第二陰電極が流路に沿って露出して延設された蛇行状の第二流路と、第一流路と第二流路とを隔てて設けられ、流路を流通する溶液に含まれる陽イオンを透過させる隔膜とを有して構成され、一対の第二陰陽電極は、第一スペーサ部材によって第一流路に第二陽電極を露出させるとともに、第二スペーサ部材によって第二流路に第二陰電極を露出させることで蛇行状に構成され、第一流路及び第二流路には、次亜塩素酸水生成ユニットから供給される次亜塩素酸水がいずれも同じ方向に流通するように構成されている。こうした構成によれば、塩水を電気分解して生成した次亜塩素酸水を、隔膜を挟んで同じ方向に電圧を印加しながら流通させるので、次亜塩素酸水から残留成分の要因となる陽イオンを分離低減することができる。このため、塩水の電気分解によって生じる残留成分を低減した次亜塩素酸水を生成することが可能な次亜塩素酸水処理ユニットとすることができる。 In the hypochlorous acid water supply device according to the present invention, the membrane-equipped electrolysis flow path includes a serpentine first flow path in which a second positive electrode is exposed and extends along the flow path, a serpentine second flow path facing the first flow path and in which a second negative electrode is exposed and extends along the flow path, and a diaphragm separating the first and second flow paths and allowing permeation of cations contained in the solution flowing through the flow path. The pair of second negative-positive electrodes is configured to be serpentine by exposing the second positive electrode to the first flow path via a first spacer member and the second negative electrode to the second flow path via a second spacer member. Hypochlorous acid water supplied from the hypochlorous acid water generation unit is configured to flow in the same direction through both the first and second flow paths. With this configuration, hypochlorous acid water generated by electrolyzing salt water flows across the diaphragm while a voltage is applied in the same direction, thereby separating and reducing cations that cause residual components from the hypochlorous acid water. This makes it possible to create a hypochlorous acid water treatment unit that can produce hypochlorous acid water with reduced residual components that result from the electrolysis of salt water.
また、本発明に係る次亜塩素酸水供給装置は、平面状の第二陽電極と、第二陽電極と対向する平面状の隔膜と、第二陽電極と隔膜との間に設けられ、流路に沿って第一流路内に第二陽電極及び隔膜を露出させる第一スペーサ部材とを有し、第一流路は、流路に沿って露出する第二陽電極及び隔膜と第一スペーサ部材とにより構成されている。また、平面状の第二陰電極と、第二陰電極と対向する平面状の隔膜と、第二陰電極と隔膜との間に設けられ、流路に沿って第二流路内に第二陰電極及び隔膜を露出させる第二スペーサ部材とを有し、第二流路は、流路に沿って露出する第二陰電極及び隔膜と、第二スペーサ部材とにより構成されている。このようにすることで、第一スペーサ部材に形成される流路形状、及び第二スペーサ部材に形成される流路形状により、塩水を電気分解して生成した次亜塩素酸水から残留成分の要因となる陽イオンを分離する能力を変化させることができるので、次亜塩素酸水から残留成分の要因となる陽イオンを分離する面積及び時間を自由に設計することができる。 The hypochlorous acid water supply device according to the present invention further comprises a planar second anode, a planar diaphragm facing the second anode, and a first spacer member disposed between the second anode and the diaphragm and exposing the second anode and the diaphragm within a first flow path along the flow path, the first flow path being comprised of the second anode and the diaphragm exposed along the flow path, and the first spacer member. The device also comprises a planar second negative electrode, a planar diaphragm facing the second negative electrode, and a second spacer member disposed between the second negative electrode and the diaphragm and exposing the second negative electrode and the diaphragm within a second flow path along the flow path, the second flow path being comprised of the second negative electrode and the diaphragm exposed along the flow path, and the second spacer member. This configuration allows the ability to separate cations that cause residual components from hypochlorous acid water produced by electrolyzing salt water to be varied by changing the flow path shape formed in the first spacer member and the flow path shape formed in the second spacer member, thereby enabling the area and time for separating cations that cause residual components from hypochlorous acid water to be freely designed.
また、本発明に係る次亜塩素酸水供給装置は、次亜塩素酸水生成ユニットと次亜塩素酸水処理ユニットとを連通接続する流路に設けられ、有隔膜電解流路に次亜塩素酸水生成ユニットからの次亜塩素酸水を供給する供給ポンプを備え、供給ポンプは、次亜塩素酸水生成ユニットからの次亜塩素酸水を第一流路及び第二流路に一定流速で供給することが好ましい。これにより、第一流路内にて電圧を印加している時間を一定にすることができるとともに、第二流路内にて電圧を印加している時間を一定にすることができる。このため、第一流路における次亜塩素酸水での残留成分の要因となる陽イオンが分離希薄化する濃度、及び第二流路における次亜塩素酸水での残留成分の要因となる陽イオンが濃縮化する濃度を安定にすることができる。 The hypochlorous acid water supply device according to the present invention also includes a supply pump provided in a flow path connecting the hypochlorous acid water generation unit and the hypochlorous acid water treatment unit, which supplies hypochlorous acid water from the hypochlorous acid water generation unit to the diaphragm-equipped electrolysis flow path. The supply pump preferably supplies hypochlorous acid water from the hypochlorous acid water generation unit to the first flow path and the second flow path at a constant flow rate. This allows the time during which voltage is applied to the first flow path to be constant, and also the time during which voltage is applied to the second flow path to be constant. This makes it possible to stabilize the concentration at which cations that cause residual components in hypochlorous acid water are separated and diluted in the first flow path, and the concentration at which cations that cause residual components in hypochlorous acid water are concentrated in the second flow path.
本発明に係る空間除菌システムは、上述した次亜塩素酸水供給装置と、第一流路と連通接続され、第一流路から送出される次亜塩素酸水を用いて次亜塩素酸水ミストを所定の空間に放出する除菌装置とを備える構造とする。こうした構成によれば、第一流路から送出される次亜塩素酸水のミストを所定の空間に放出しても、所定の空間に残る残留成分が抑制される。つまり、第一流路から送出される次亜塩素酸水が塩水の電気分解によって生じる残留成分を低減した次亜塩素酸水であるため、所定の空間を除菌する際に、除菌性能を保ちながら、残留成分に起因する金属腐食の発生を抑制することができる。 The space sterilization system of the present invention is configured to include the hypochlorous acid water supply device described above and a sterilization device that is connected in communication with the first flow path and that uses the hypochlorous acid water discharged from the first flow path to release a hypochlorous acid water mist into a specified space. With this configuration, even when the hypochlorous acid water mist discharged from the first flow path is released into a specified space, residual components remaining in the specified space are suppressed. In other words, because the hypochlorous acid water discharged from the first flow path is hypochlorous acid water with reduced residual components generated by the electrolysis of salt water, when sterilizing a specified space, it is possible to suppress the occurrence of metal corrosion caused by residual components while maintaining sterilization performance.
また、本発明に係る空間除菌システムは、所定の空間には、所定の空間内で発生する水を排出する排水管が設けられており、第二流路は、排水管と連通接続され、第二流路から送出される次亜塩素酸水を排水管に導入可能に構成されている構造とする。このようにすることで、第二流路から送出される次亜塩素酸水から、残留成分の要因となる陽イオンが濃縮されたアルカリ性溶液を含む洗浄性の高い次亜塩素酸水を排水管に流通させるので、アルカリ性溶液によって排水管の洗浄を行うことができる。 In addition, the spatial sterilization system of the present invention is configured so that a drain pipe is provided in the specified space to discharge water generated within the specified space, and the second flow path is connected in communication with the drain pipe so that hypochlorous acid water discharged from the second flow path can be introduced into the drain pipe. In this way, hypochlorous acid water with high cleaning properties, including an alkaline solution in which cations that cause residual components are concentrated, is circulated from the hypochlorous acid water discharged from the second flow path into the drain pipe, allowing the drain pipe to be cleaned with the alkaline solution.
(実施の形態1)
図1を参照して、本発明の実施の形態1に係る次亜塩素酸水供給装置1について説明する。図1は、本発明の実施の形態1に係る次亜塩素酸水供給装置1の断面イメージ図である。
(Embodiment 1)
A hypochlorous acid water supply device 1 according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to Fig. 1. Fig. 1 is a cross-sectional image diagram of the hypochlorous acid water supply device 1 according to the first embodiment of the present invention.
次亜塩素酸水供給装置1は、塩水(塩化ナトリウム水溶液)を供給して電気分解により次亜塩素酸水を生成し、さらに生成した次亜塩素酸水に含まれる残留成分(Na+イオン等の陽イオンを有する成分:例えば、NaClO、NaOH)を、内部を流通する次亜塩素酸水から分離低減して、かつワンパス式で取り出して供給することができる装置である。 The hypochlorous acid water supply device 1 is a device that supplies salt water (aqueous sodium chloride solution) and generates hypochlorous acid water by electrolysis, and further separates and reduces residual components (components having cations such as Na + ions: e.g., NaClO, NaOH) contained in the generated hypochlorous acid water from the hypochlorous acid water flowing inside, and extracts and supplies the resulting hypochlorous acid water in a single pass.
具体的には、図1に示すように、次亜塩素酸水供給装置1は、塩水を電気分解して次亜塩素酸水をワンパス式で生成する次亜塩素酸水生成ユニット2と、次亜塩素酸水に含まれる残留成分の分離低減をワンパス式で行う次亜塩素酸水処理ユニット3と、次亜塩素酸水生成ユニット2の流路に塩水を流通させるとともに、次亜塩素酸水処理ユニット3の流路に次亜塩素酸水を流通させるための陽極側供給ポンプ29及び陰極側供給ポンプ31と、を備える。 Specifically, as shown in FIG. 1, the hypochlorous acid water supply device 1 includes a hypochlorous acid water generation unit 2 that electrolyzes salt water to generate hypochlorous acid water in a single pass, a hypochlorous acid water treatment unit 3 that separates and reduces residual components contained in the hypochlorous acid water in a single pass, and an anode-side supply pump 29 and a cathode-side supply pump 31 that circulate salt water through the flow path of the hypochlorous acid water generation unit 2 and circulate hypochlorous acid water through the flow path of the hypochlorous acid water treatment unit 3.
<次亜塩素酸水生成ユニット>
図1~図5を参照して、次亜塩素酸水供給装置1を構成する次亜塩素酸水生成ユニット2について説明する。図2は、次亜塩素酸水生成ユニット2の概略図である。図3は、次亜塩素酸水生成ユニット2の分解斜視図である。図4は、次亜塩素酸水生成ユニット2の垂直方向の断面イメージ図である。図5は、次亜塩素酸水生成ユニット2の水平方向の断面イメージ図である。
<Hypochlorous acid water generation unit>
The hypochlorous acid water generation unit 2 constituting the hypochlorous acid water supply device 1 will be described with reference to Figures 1 to 5. Figure 2 is a schematic diagram of the hypochlorous acid water generation unit 2. Figure 3 is an exploded perspective view of the hypochlorous acid water generation unit 2. Figure 4 is a vertical cross-sectional image of the hypochlorous acid water generation unit 2. Figure 5 is a horizontal cross-sectional image of the hypochlorous acid water generation unit 2.
次亜塩素酸水生成ユニット2は、図2~図5に示すように、第一陽電極4と、第一陰電極5と、第一陰陽電極間スペーサ6と、第一陽電極用パッキン7aと、第一陰電極用パッキン7bと、第一陽電極側槽筐体側面8aと、第一陰電極側槽筐体側面8bと、第一陰陽電極溶液供給口9と、第一陽電極溶液抽出口10と、第一陰電極溶液抽出口11と、第一陰陽電極間流路12と、電気分解電源13と、を備える。 As shown in Figures 2 to 5, the hypochlorous acid water generation unit 2 includes a first anode 4, a first cathode 5, a first cathode-and-anodode spacer 6, a first anode gasket 7a, a first cathode gasket 7b, a first anode-side tank housing side surface 8a, a first cathode-and-anodode side tank housing side surface 8b, a first cathode-and-anodode solution supply port 9, a first anode solution extraction port 10, a first cathode solution extraction port 11, a first cathode-and-anodode flow path 12, and an electrolysis power supply 13.
第一陽電極4は、平面状の電極板である。第一陽電極4は、第一陰陽電極間スペーサ6によって第一陰陽電極間流路12に沿って電極板の表面が露出している。第一陽電極4は、電気分解電源13によって電流が流れると陽極として機能する電極である。第一陽電極4は、第一陰電極5と対向して略平行に配置されている。第一陽電極4は、チタン基材の表面に白金を含む触媒が形成されており、電気分解による次亜塩素酸の発生効率が高い材料を使用する。白金を含む触媒は、少なくとも第一陰陽電極間流路12に沿って露出される第一陽電極4の面に形成されている。塩水のNaClを電気分解して、NaClO及びHClO及びNaOHを含む次亜塩素酸水を生成することができる。 The first anode 4 is a planar electrode plate. The surface of the first anode 4 is exposed along the first inter-negative electrode flow path 12 by the first inter-negative electrode spacer 6. The first anode 4 is an electrode that functions as an anode when current is passed through it by the electrolysis power supply 13. The first anode 4 is positioned facing and approximately parallel to the first cathode 5. The first anode 4 uses a material that has a platinum-containing catalyst formed on the surface of a titanium substrate and is highly efficient at generating hypochlorous acid through electrolysis. The platinum-containing catalyst is formed on at least the surface of the first anode 4 that is exposed along the first inter-negative electrode flow path 12. NaCl in saltwater can be electrolyzed to produce hypochlorous acid water containing NaClO, HClO, and NaOH.
第一陰電極5は、平面状の電極板である。第一陰電極5は、第一陰陽電極間スペーサ6によって第一陰陽電極間流路12に沿って電極板の表面が露出している。第一陰電極5は、電気分解電源13によって電流が流れると陰極として機能する電極である。第一陰電極5は、第一陽電極4と対向して略平行に配置されている。第一陰電極5は、第一陽電極4と同様に表面に白金を含む触媒を形成する。白金を含む触媒は、少なくとも第一陰陽電極間流路12に沿って露出される第一陰電極5の面に形成されている。また、第一陰陽電極間流路12に沿って露出させて電気分解を行う領域の第一陽電極4と第一陰電極5は同形状とし、対向距離の短い方がイオンを移動させやすく、電気分解も起こしやすい。対向距離が短いと流路を流れる流量が少なくなり、生成できる次亜塩素酸水も少なくなるため、必要な次亜塩素酸水生成量を確保したうえで、対向距離を10mm以下程度に短くすることが望ましい。 The first negative electrode 5 is a planar electrode plate. The surface of the first negative electrode 5 is exposed along the first negative-positive electrode flow path 12 by the first negative-positive electrode spacer 6. The first negative electrode 5 functions as a cathode when current is passed through it by the electrolysis power supply 13. The first negative electrode 5 is disposed substantially parallel to and facing the first positive electrode 4. Like the first positive electrode 4, the first negative electrode 5 has a platinum-containing catalyst formed on its surface. The platinum-containing catalyst is formed on at least the surface of the first negative electrode 5 exposed along the first negative-positive electrode flow path 12. Furthermore, the first positive electrode 4 and the first negative electrode 5 in the region exposed along the first negative-positive electrode flow path 12 where electrolysis is performed have the same shape. A shorter facing distance facilitates ion migration and electrolysis. A shorter facing distance reduces the flow rate through the flow path and reduces the amount of hypochlorous acid water that can be produced. Therefore, it is desirable to shorten the facing distance to approximately 10 mm or less while ensuring the required amount of hypochlorous acid water produced.
そして、第一陽電極4及び第一陰電極5は、一対の対向電極として第一陰陽電極を構成する。 The first anode 4 and the first cathode 5 form a pair of opposing electrodes, forming a first cathode-and-yang electrode.
第一陰陽電極間スペーサ6は、絶縁性の部材である。第一陰陽電極間スペーサ6は、第一陽電極4と第一陰電極5との間の距離を所定の間隔に制御する。第一陰陽電極間スペーサ6は、第一陰陽電極間スペーサ6の内部に、後述する第一陰陽電極間流路12を形作る第一陰陽電極間流路孔12aを有している。第一陰陽電極間流路孔12aは、第一陰陽電極間スペーサ6の表裏を貫通して形成されるとともに、水平方向に往復しながら一段ずつ上に上がっていくように、蛇行して形成されている。また、第一陰陽電極間スペーサ6の表面には、第一陽電極4及び第一陰電極5との密着性をあげるために、第一陰陽電極間スペーサ6と同じ蛇行形状のパッキン部材(図示せず)が取り付けられている。なお、第一陰陽電極間スペーサ6は、請求項の「スペーサ部材」に相当する。 The first cathode-and-anodide spacer 6 is an insulating member. The first cathode-and-anodide spacer 6 controls the distance between the first anode 4 and the first cathode 5 to a predetermined distance. The first cathode-and-anodide spacer 6 has a first cathode-and-anodide interelectrode flow path hole 12a therein, which forms the first cathode-and-anodide interelectrode flow path 12 (described below). The first cathode-and-anodide interelectrode flow path hole 12a penetrates the first cathode-and-anodide interelectrode spacer 6 from front to back and is formed in a serpentine shape, moving back and forth horizontally and ascending step by step. A gasket member (not shown) of the same serpentine shape as the first cathode-and-anodide interelectrode spacer 6 is attached to the surface of the first cathode-and-anodide interelectrode spacer 6 to improve adhesion between the first anode 4 and the first cathode 5. The first cathode-and-anodide interelectrode spacer 6 corresponds to the "spacer member" in the claims.
第一陽電極用パッキン7aは、第一陽電極4の外周に電極サイズをくりぬいた形状をしており、第一陰陽電極間スペーサ6と密着して外周方向に、第一陰陽電極間流路12内の溶液(後述する第一陰陽電極供給溶液9a)が漏れないように、締め付け圧を加えて取り付けられている。第一陽電極用パッキン7aの部材としては、絶縁性のシリコンゴムを使用することができる。第一陽電極用パッキン7aは、第一陽電極4より厚みが厚くなっており、締め付け圧で押されることで押しつぶされて第一陰陽電極間スペーサ6と第一陽電極側槽筐体側面8aとを密着しながら、第一陽電極4の厚みで保持されることが望ましい。 The first anode gasket 7a has a shape where the size of the electrode is hollowed out on the outer periphery of the first anode 4. It is attached by applying tightening pressure to the first cathode-and-anodode spacer 6 in close contact with the circumferential direction to prevent leakage of the solution (first cathode-and-anodode supply solution 9a described below) in the first cathode-and-anodode flow path 12. Insulating silicone rubber can be used as the material for the first anode gasket 7a. The first anode gasket 7a is thicker than the first anode 4, and is preferably held in place by the thickness of the first anode 4 while being crushed by the tightening pressure to tightly contact the first cathode-and-anodode spacer 6 and the side surface of the first anode-side tank casing 8a.
第一陰電極用パッキン7bは、第一陰電極5の外周に電極サイズをくりぬいた形状をしており、第一陰陽電極間スペーサ6と密着して外周方向に、第一陰陽電極間流路12内の溶液(後述する第一陰陽電極供給溶液9a)が漏れないように、締め付け圧を加えて取り付けられている。第一陰電極用パッキン7bは、第一陰電極5より厚みが厚くなっており、締め付け圧で押されることで押しつぶされて第一陰陽電極間スペーサ6と第一陰電極側槽筐体側面8bと密着しながら、第一陰電極5の厚みで保持されることが望ましい。 The first cathode gasket 7b has a shape that is hollowed out to the size of the electrode on the outer periphery of the first cathode 5, and is attached by applying tightening pressure in a manner that makes it intimately contact with the first cathode-and-anodode spacer 6 and circumferentially prevents leakage of the solution (first cathode-and-anodode supply solution 9a, described below) in the first cathode-and-anodode flow path 12. The first cathode gasket 7b is thicker than the first cathode 5, and is preferably held in place by the thickness of the first cathode 5 while being crushed by the tightening pressure and in close contact with the first cathode-and-anodode spacer 6 and the first cathode-side cell casing side surface 8b.
第一陽電極側槽筐体側面8aは、第一陽電極4の外側に直接接触するように配置されている。第一陽電極側槽筐体側面8aは、第一陽電極4の外側への溶液の染み込みを抑制するために、第一陽電極側槽筐体側面8aの内側表面には密着性を上げるためのパッキン(図示せず)が取り付けられてあり、締め付け圧を加えて電極外側への溶液の回り込みを抑制することが望ましい。なお、電極外側に溶液が回り込んだとしても、外側に漏れが発生することはない。第一陽電極4の内側表面にのみ白金を含む触媒を形成していることから、電極外側への溶液回り込みが抑制できれば電気分解の効率向上にもつながる。 The first anode side cell casing side surface 8a is positioned so as to be in direct contact with the outside of the first anode 4. To prevent the solution from seeping into the outside of the first anode 4, a gasket (not shown) is attached to the inner surface of the first anode side cell casing side surface 8a to improve adhesion, and it is desirable to apply tightening pressure to prevent the solution from seeping around to the outside of the electrode. Even if the solution does get around to the outside of the electrode, it will not leak to the outside. Because a platinum-containing catalyst is formed only on the inner surface of the first anode 4, preventing the solution from seeping around to the outside of the electrode will also lead to improved electrolysis efficiency.
第一陰電極側槽筐体側面8bは、第一陰電極5の外側に直接接触するように配置されている。第一陰電極側槽筐体側面8bは、第一陰電極5の外側への溶液の染み込みを抑制するために、第一陰電極側槽筐体側面8bの内側表面には密着性を上げるためのパッキン(図示せず)が取り付けられてあり、締め付け圧を加えて電極外側への溶液の回り込みを抑制することが望ましい。なお、電極外側に溶液が回り込んだとしても、外部に漏れが発生することはない。第一陰電極5の内側表面にのみ白金を含む触媒を形成していることから、電極外側への溶液回り込みが抑制できれば電気分解の効率向上にもつながる。 The first cathode side cell casing side surface 8b is positioned so as to be in direct contact with the outside of the first cathode 5. To prevent the solution from seeping into the outside of the first cathode 5, a gasket (not shown) is attached to the inner surface of the first cathode side cell casing side surface 8b to improve adhesion, and it is desirable to apply tightening pressure to prevent the solution from seeping around to the outside of the electrode. Even if the solution does get around to the outside of the electrode, it will not leak to the outside. Because a platinum-containing catalyst is formed only on the inner surface of the first cathode 5, preventing the solution from seeping around to the outside of the electrode will also lead to improved electrolysis efficiency.
第一陰陽電極溶液供給口9は、電気分解する塩水を第一陰陽電極間流路12内に流すための接続口であり、チューブを接続できるコネクタ(図示せず)が取り付けられている。第一陽電極45の外側から塩水を供給するため、第一陰陽電極溶液供給口9は、第一陽電極4より外周の位置に加工されている。なお、第一陰陽電極溶液供給口9は、第一陰電極5の外周の位置に加工されてもよいし、第一陽電極4及び第一陰電極5の両方の外側の位置に加工されてもよい。 The first cathode-and-anodode solution supply port 9 is a connection port for flowing brine to be electrolyzed into the first cathode-and-anodode flow path 12, and is equipped with a connector (not shown) for connecting a tube. To supply brine from outside the first anode 45, the first cathode-and-anodode solution supply port 9 is machined at a position on the outer periphery of the first anode 4. The first cathode-and-anodode solution supply port 9 may be machined at a position on the outer periphery of the first cathode 5, or may be machined at a position on the outer side of both the first anode 4 and the first cathode 5.
第一陰陽電極供給溶液9aは、塩水である。第一陰陽電極供給溶液9aは、第一陰陽電極溶液供給口9から第一陰陽電極間流路12に導入される。 The first cathode/anodizing electrode supply solution 9a is salt water. The first cathode/anodizing electrode supply solution 9a is introduced into the first cathode/anodizing electrode flow path 12 from the first cathode/anodizing electrode solution supply port 9.
第一陽電極溶液抽出口10は、電気分解した第一陽電極抽出溶液10aを流路から取り出すための接続口であり、チューブを接続できるコネクタ(図示せず)が取り付けられてあり、陽電極側接続チューブ28及び陽電極側供給ポンプ29へとつながっている。第一陽電極4の外側に第一陽電極抽出溶液10aを抽出するため、第一陽電極溶液抽出口10は、第一陽電極4より外周の位置に加工されている。 The first anode solution extraction port 10 is a connection port for extracting the electrolyzed first anode extraction solution 10a from the flow path, and is equipped with a connector (not shown) for connecting a tube, leading to the anode side connection tube 28 and the anode side supply pump 29. In order to extract the first anode extraction solution 10a outside the first anode 4, the first anode solution extraction port 10 is machined at a position on the outer periphery of the first anode 4.
第一陽電極抽出溶液10aは、塩水から電気分解した次亜塩素酸水である。第一陽電極抽出溶液10aは、第一陰陽電極間流路12から第一陽電極溶液抽出口10に導入される。 The first anode extraction solution 10a is hypochlorous acid water electrolyzed from salt water. The first anode extraction solution 10a is introduced into the first anode solution extraction port 10 from the first inter-negative-positive electrode flow path 12.
より詳細には、第一陽電極抽出溶液10aには、塩水を電気分解することで、次亜塩素酸水の成分であるNaClO及びHClOが生成されて含まれる。また、他の成分として、電気分解で生成されるNaOH、NaClOから分解してできたNaCl、及び塩水が電気分解しきれずに残ったNaClなどが含まれる。塩水の電気分解が進むにつれて、NaClの濃度は減少し、NaClO、HClO、及びNaOHの濃度が上昇する。HClOとNaOHの反応によりNaClOとなることから、塩水の電気分解が十分にされるとNaClOを含む次亜塩素酸水が生成される。陽イオンであるNa+イオンを含む成分は、揮発後に残留成分となるものであり、塩水の電気分解によって生じる残留成分としては、NaClO、NaOH、及びNaClがあてはまる。 More specifically, the first anode extraction solution 10a contains NaClO and HClO, which are components of hypochlorous acid water, produced by electrolyzing saltwater. Other components include NaOH produced by electrolysis, NaCl produced by decomposition of NaClO, and NaCl remaining in saltwater after incomplete electrolysis. As the saltwater electrolysis progresses, the concentration of NaCl decreases, while the concentrations of NaClO, HClO, and NaOH increase. Since HClO and NaOH react to form NaClO, sufficient electrolysis of saltwater produces hypochlorous acid water containing NaClO. Components containing the positive ion Na + ion remain after evaporation, and NaClO, NaOH, and NaCl are examples of residual components produced by the electrolysis of saltwater.
第一陰電極溶液抽出口11は、電気分解した第一陰電極抽出溶液11aを流路から取り出すための接続口であり、チューブを接続できるコネクタ(図示せず)が取り付けられてあり、陰電極側接続チューブ30及び陰電極側供給ポンプ31へとつながっている。第一陰電極5の外側に第一陰電極抽出溶液11aを抽出するため、第一陰電極溶液抽出口11は、第一陰電極5より外周の位置に加工されている。 The first cathode solution extraction port 11 is a connection port for extracting the electrolyzed first cathode extraction solution 11a from the flow path. It is equipped with a connector (not shown) for connecting a tube and is connected to the cathode side connection tube 30 and the cathode side supply pump 31. In order to extract the first cathode extraction solution 11a outside the first cathode 5, the first cathode solution extraction port 11 is machined at a position on the outer periphery of the first cathode 5.
第一陰電極抽出溶液11aは、塩水から電気分解した次亜塩素酸水である。第一陰電極抽出溶液11aは、第一陰陽電極間流路12から第一陰電極溶液抽出口11に導入される。 The first negative electrode extraction solution 11a is hypochlorous acid water electrolyzed from salt water. The first negative electrode extraction solution 11a is introduced into the first negative electrode solution extraction port 11 from the first negative-positive electrode flow path 12.
より詳細には、第一陽陰極抽出溶液11aには、塩水を電気分解することで、次亜塩素酸水の成分であるNaClO及びHClOが生成されて含まれる。また、他の成分として、電気分解で生成されるNaOH、NaClOから分解してできたNaCl、及び塩水が電気分解しきれずに残ったNaClなどが含まれる。塩水の電気分解が進むにつれて、NaClの濃度は減少し、NaClO、HClO、及びNaOHの濃度が上昇する。HClOとNaOHの反応によりNaClOとなることから、塩水の電気分解が十分にされるとNaClOを含む次亜塩素酸水が生成される。陽イオンであるNa+イオンを含む成分は、揮発後に残留成分となるものであり、塩水の電気分解によって生じる残留成分としては、NaClO、NaOH、及びNaClがあてはまる。 More specifically, the first anode-cathode extraction solution 11a contains NaClO and HClO, which are components of hypochlorous acid water, produced by electrolyzing saltwater. Other components include NaOH produced by electrolysis, NaCl produced by decomposition of NaClO, and NaCl remaining in saltwater after incomplete electrolysis. As the saltwater electrolysis progresses, the concentration of NaCl decreases, while the concentrations of NaClO, HClO, and NaOH increase. Because HClO reacts with NaOH to produce NaClO, sufficient electrolysis of saltwater produces hypochlorous acid water containing NaClO. Components containing the positive ion Na + ion remain after evaporation, and NaClO, NaOH, and NaCl are examples of residual components produced by the electrolysis of saltwater.
第一陰陽電極間流路12内では、電気分解された次亜塩素酸水は流通過程で混合されるものの、第一陽電極4近傍には塩水の陰イオン成分であるCl-イオンが多く分布し、第一陰電極5近傍には塩水の陽イオン成分であるNa+イオンが多く分布するような濃度勾配を持って流れている。そのため、第一陰陽電極間で電気分解を行うと、第一陽電極4近傍には酸性に寄った溶液が流れ、第一陰電極近傍にはアルカリ性に寄った溶液が流れることになる。第一陽電極溶液抽出口10及び第一陰電極溶液抽出口11は、第一陽電極4及び第一陰電極5の外周にあたるため電圧の印加がされない場所にあたるが、第一陽電極4及び第一陰電極5の近傍に第一陽電極溶液抽出口10及び第一陰電極溶液抽出口11を設計しているので、酸性及びアルカリ性に寄った次亜塩素酸水がそれぞれ抽出される。具体的には、第一陽電極4側に設けた第一陽電極溶液抽出口10から第一陽電極抽出溶液10aとしてHCl及びHClOを多く含む酸性の次亜塩素酸水が抽出され、第一陰電極5側に設けた第一陰電極溶液抽出口11から第一陰電極抽出溶液11aとしてNaOHを多く含むアルカリ性の次亜塩素酸水が抽出される。 Within the first negative-positive electrode flow path 12, the electrolyzed hypochlorous acid water is mixed during the flow process, but flows with a concentration gradient such that Cl- ions, which are anion components of brine, are abundant near the first positive electrode 4, and Na + ions, which are cation components of brine, are abundant near the first negative electrode 5. Therefore, when electrolysis is performed between the first negative-positive electrode, a solution that is more acidic flows near the first positive electrode 4, and a solution that is more alkaline flows near the first negative electrode. The first positive electrode solution extraction port 10 and the first negative electrode solution extraction port 11 are located on the outer periphery of the first positive electrode 4 and the first negative electrode 5, respectively, and therefore are not subject to voltage application. However, because the first positive electrode solution extraction port 10 and the first negative electrode solution extraction port 11 are designed near the first positive electrode 4 and the first negative electrode 5, acidic and alkaline hypochlorous acid waters are extracted, respectively. Specifically, acidic hypochlorous acid water containing a large amount of HCl and HClO is extracted as a first anode extraction solution 10a from a first anode solution extraction port 10 provided on the first anode 4 side, and alkaline hypochlorous acid water containing a large amount of NaOH is extracted as a first cathode extraction solution 11a from a first cathode solution extraction port 11 provided on the first cathode 5 side.
ここで、第一陰陽電極溶液供給口9は、鉛直方向の下方側に配置されることが望ましく、第一陽電極溶液抽出口10及び第一陰電極溶液抽出口11は、鉛直方向の上方側に配置されることが望ましい。流路内の電気分解反応により、酸素ガス及び水素ガス等が発生する際に、各抽出口が上方に配置されてある方がガスをより効率的に溶液とともに排出することができる。 Here, it is desirable that the first cathode/anodide electrode solution supply port 9 be positioned vertically downward, and that the first anode solution extraction port 10 and the first cathode solution extraction port 11 be positioned vertically upward. When oxygen gas, hydrogen gas, etc. are generated by the electrolysis reaction in the flow path, positioning each extraction port at an upper position allows the gas to be more efficiently discharged along with the solution.
第一陰陽電極間流路12は、第一陽電極4と第一陰陽電極間スペーサ6と第一陰電極5とによって囲まれた領域に形成される流路であり、いわゆる無隔膜電解流路である。第一陰陽電極間流路12は、第一陰陽電極間スペーサ6の第一陰陽電極間流路孔12aによって蛇行して構成されている。より詳細には、第一陰陽電極間流路12は、水平方向に往復し下から上に溶液が行きつくまでに水平方向の往復回数で電気分解を行う距離を稼いでいる。さらに第一陰陽電極間流路12の流路幅を小さくすることで距離が長くなり、電気分解時間を長くすることができる。第一陰陽電極間流路12において液の逆流を低減するため、第一陰陽電極間流路12が水平方向に往復する以外は一方向に下から上に向かう構造とすることが望ましい。第一陰陽電極間流路12は、その一方に第一陰陽電極溶液供給口9が設けられ、他方に第一陽電極溶液抽出口10及び第一陰電極溶液抽出口11が設けられており、内部に第一陰陽電極供給溶液9aが流通している。電気分解量は、印加される電圧電流及び流路内の流速によって制御される。流速は、第一陽電極溶液抽出口10の後段に陽電極側供給ポンプ29を設置し、第一陰電極溶液抽出口11の後段に陰電極側供給ポンプ31を設置して制御することができる。各供給ポンプは、一定流量で制御可能な方式が望ましく、例えばチューブポンプを使用することができる。一定流量で溶液を流すことで、流路内で電気分解する時間を一定に制御できるため、抽出する次亜塩素酸水の濃度を安定的に制御することができる。 The first cathode-and-anodode flow path 12 is a flow path formed in an area surrounded by the first anode 4, the first cathode-and-anodode spacer 6, and the first cathode 5, and is a so-called membraneless electrolysis flow path. The first cathode-and-anodode flow path 12 is configured to meander due to the first cathode-and-anodode flow path holes 12a in the first cathode-and-anodode spacer 6. More specifically, the first cathode-and-anodode flow path 12 moves back and forth horizontally, and the number of horizontal movements it makes before the solution reaches the top determines the distance over which electrolysis is performed. Furthermore, by reducing the flow path width of the first cathode-and-anodode flow path 12, the distance can be increased, thereby extending the electrolysis time. To reduce backflow of the solution in the first cathode-and-anodode flow path 12, it is desirable for the first cathode-and-anodode flow path 12 to be configured so that it flows in only one direction, from bottom to top, except for the horizontal movement. The first cathode-and-anodode flow path 12 has a first cathode solution supply port 9 on one side and a first anode solution extraction port 10 and a first cathode solution extraction port 11 on the other side, through which the first cathode supply solution 9a flows. The amount of electrolysis is controlled by the applied voltage and current and the flow rate within the flow path. The flow rate can be controlled by installing an anode side supply pump 29 downstream of the first anode solution extraction port 10 and a cathode side supply pump 31 downstream of the first cathode solution extraction port 11. Each supply pump is preferably capable of controlling a constant flow rate; for example, a tube pump can be used. By flowing the solution at a constant flow rate, the electrolysis time within the flow path can be controlled to a constant value, allowing for stable control of the concentration of the extracted hypochlorous acid water.
電気分解電源13は、第一陽電極4及び第一陰電極5と接続され、第一陽電極4及び第一陰電極5に電流及び電圧を印加することができる直流電源である。電気分解電源13は、一定の電流となるように定電流制御の電源として使用してもよいし、一定の電圧となるように定電圧制御の電源として使用してもよい。なお、電気分解電源13は、スケール蓄積の低減のため、例えば、次亜塩素酸水生成ユニット2への塩水の通水ごとに、第一陽電極4と第一陰電極5の電位を入れ替えて転極し、付着したスケールを溶解させるように制御してもよい。 The electrolysis power supply 13 is connected to the first anode 4 and the first cathode 5 and is a DC power supply capable of applying current and voltage to the first anode 4 and the first cathode 5. The electrolysis power supply 13 may be used as a constant current controlled power supply to maintain a constant current, or as a constant voltage controlled power supply to maintain a constant voltage. To reduce scale buildup, the electrolysis power supply 13 may be controlled to reverse the polarity by swapping the potentials of the first anode 4 and the first cathode 5 each time salt water is passed through the hypochlorous acid water generation unit 2, thereby dissolving the deposited scale.
以上のように、次亜塩素酸水生成ユニット2は、各部材によって構成される。 As described above, the hypochlorous acid water generation unit 2 is composed of the following components.
<次亜塩素酸水供給ユニット>
次に、図1、図6~図9を参照して、次亜塩素酸水供給装置1を構成する次亜塩素酸水供給ユニット3について説明する。図6は、次亜塩素酸水処理ユニット3の概略図である。図7は、次亜塩素酸水処理ユニット3の分解斜視図である。図8は、次亜塩素酸水処理ユニット3の垂直方向の断面イメージ図である。図9は、次亜塩素酸水処理ユニット3の水平方向の断面イメージ図である。
<Hypochlorous acid water supply unit>
Next, the hypochlorous acid water supply unit 3 constituting the hypochlorous acid water supply device 1 will be described with reference to Fig. 1 and Fig. 6 to Fig. 9. Fig. 6 is a schematic diagram of the hypochlorous acid water treatment unit 3. Fig. 7 is an exploded perspective view of the hypochlorous acid water treatment unit 3. Fig. 8 is a vertical cross-sectional image diagram of the hypochlorous acid water treatment unit 3. Fig. 9 is a horizontal cross-sectional image diagram of the hypochlorous acid water treatment unit 3.
次亜塩素酸水処理ユニット3は、図6~図9に示すように、第二陽電極14と、第二陰電極15と、隔膜16と、第二陽電極側スペーサ17と、第二陰電極側スペーサ18と、第二陽電極用パッキン19a、第二陰電極用パッキン19b、第二陽電極側槽筐体側面20aと、第二陰電極側槽筐体側面20bと、第二陽電極溶液供給口21と、第二陽電極溶液抽出口22と、第二陰電極溶液供給口23と、第二陰電極溶液抽出口24と、第二陽電極側流路25と、第二陰電極側流路26と、電気透析電源27と、を備える。 As shown in Figures 6 to 9, the hypochlorous acid water treatment unit 3 includes a second anode 14, a second cathode 15, a diaphragm 16, a second anode side spacer 17, a second cathode side spacer 18, a second anode gasket 19a, a second cathode gasket 19b, a second anode side tank housing side surface 20a, a second cathode side tank housing side surface 20b, a second anode solution supply port 21, a second anode solution extraction port 22, a second cathode solution supply port 23, a second cathode solution extraction port 24, a second anode side flow path 25, a second cathode side flow path 26, and an electrodialysis power supply 27.
第二陽電極14は、平面状の電極板である。第二陽電極14は、第二陽電極側スペーサ17によって第二陽電極側流路25の流路に沿って電極板の表面が露出している。第二陽電極14は、電気透析電源27によって電流が流れると陽極として機能する電極である。第二陽電極14は、第二陰電極15と対向して略平行に配置されている。第二陽電極14は、チタン基材の表面に白金を含む触媒が形成されており、電気分解による次亜塩素酸の発生効率が高い材料を使用する。白金を含む触媒は、少なくとも第二陽電極側流路25の流路に沿って露出される第二陽電極14の面に形成されている。電気透析により陽イオンを移動させて、残留成分となるNaClO及びNaOHを抑制した次亜塩素酸水を生成することが主目的であるが、NaClOから分解してできたNaCl及び塩水が電気分解しきれずに残ったNaClも、白金電極により次亜塩素酸へと変化させることが可能となる。 The second anode 14 is a planar electrode plate. The second anode 14 has its surface exposed along the second anode side flow path 25 by the second anode side spacer 17. The second anode 14 functions as an anode when current is passed through it by the electrodialysis power supply 27. The second anode 14 is disposed substantially parallel to and facing the second cathode 15. The second anode 14 is made of a titanium substrate having a platinum-containing catalyst formed on its surface, and is made of a material that efficiently generates hypochlorous acid through electrolysis. The platinum-containing catalyst is formed on at least the surface of the second anode 14 that is exposed along the second anode side flow path 25. The primary purpose of electrodialysis is to migrate cations and produce hypochlorous acid water that suppresses the residual components NaClO and NaOH. However, NaCl produced by decomposition of NaClO and NaCl remaining in brine that was not completely electrolyzed can also be converted to hypochlorous acid by the platinum electrode.
第二陰電極15は、平面状の電極板である。第二陰電極15は、第二陰電極側スペーサ18によって第二陰電極側流路26の流路に沿って電極板の表面が露出している。第二陰電極15は、電気透析電源27によって電流が流れると陰極として機能する電極である。第二陰電極15は、第二陽電極14と対向して略平行に配置されている。第二陰電極15は、第二陽電極14と同様に表面に白金を含む触媒を形成する。白金を含む触媒は、少なくとも第二陰電極側流路26の流路に沿って露出される第二陰電極15の面に形成されている。また、第二陽電極側流路25及び第二陰電極側流路26に沿って露出させて電気透析を行う領域の第二陽電極14と第二陰電極15は同形状とし、対向距離の短い方がイオンの移動をさせやすい。対向距離が短いと流路を流れる流量が少なくなり、生成できる次亜塩素酸水も少なくなるため、必要な次亜塩素酸水生成量を確保したうえで、対向距離を10mm以下程度に短くすることが望ましい。 The second negative electrode 15 is a planar electrode plate. The surface of the second negative electrode 15 is exposed along the flow path of the second negative electrode side flow path 26 by the second negative electrode side spacer 18. The second negative electrode 15 functions as a cathode when current is passed through it by the electrodialysis power supply 27. The second negative electrode 15 is disposed approximately parallel to and facing the second anode 14. Like the second anode 14, the second negative electrode 15 has a platinum-containing catalyst formed on its surface. The platinum-containing catalyst is formed on at least the surface of the second negative electrode 15 exposed along the flow path of the second negative electrode side flow path 26. Furthermore, the second anode 14 and second negative electrode 15 in the areas exposed along the second anode side flow path 25 and the second negative electrode side flow path 26 where electrodialysis is performed have the same shape, and a shorter facing distance facilitates ion migration. A shorter facing distance reduces the flow rate through the flow path and the amount of hypochlorous acid water that can be produced. Therefore, it is desirable to shorten the facing distance to approximately 10 mm or less while ensuring the required amount of hypochlorous acid water produced.
そして、第二陽電極14及び第二陰電極15は、一対の対向電極として第二陰陽電極を構成する。 The second anode 14 and the second cathode 15 form a pair of opposing electrodes, forming a second cathode-and-cathode electrode.
隔膜16は、平面状の薄膜である。隔膜16は、第二陽電極14及び第二陰電極15と対向して略平行に配置されている。隔膜16は、第二陽電極側流路25と第二陰電極側流路26とを隔てるように設けている。隔膜16は、次亜塩素酸水の残留成分であるNaClO及びNaOHに関係するNa+イオンのような陽イオンを移動させることが可能なイオン交換膜(陽イオン交換膜)である。隔膜16は、第二陽電極14及び第二陰電極15に電圧を印加することで、第二陰電極15に陽イオンを移動させることができる。この陽イオン交換膜としては、デュポン社製ナフィオンなどが挙げられる。なお、第二陰電極15側は、陽イオンを濃縮するため、長時間使用時に水道水等に含まれるスケール成分が析出する可能性がある。スケール蓄積の低減のため、例えば、次亜塩素酸水処理ユニット3への次亜塩素酸水の通水ごとに、第二陽電極14と第二陰電極15の電位を入れ替えて転極し、付着したスケールを溶解させる。転極して使用することを想定する際には、第二陽電極14及び第二陰電極15は、同様の白金を含む触媒処理にしておくことが望ましい。 The diaphragm 16 is a planar thin film. The diaphragm 16 is disposed substantially parallel to and facing the second anode 14 and the second cathode 15. The diaphragm 16 is disposed to separate the second anode-side flow path 25 from the second cathode-side flow path 26. The diaphragm 16 is an ion exchange membrane (cation exchange membrane) capable of transferring cations such as Na + ions related to NaClO and NaOH, which are residual components of hypochlorous acid water. The diaphragm 16 can transfer cations to the second cathode 15 by applying a voltage to the second anode 14 and the second cathode 15. Examples of this cation exchange membrane include Nafion manufactured by DuPont. Note that because the second cathode 15 side concentrates cations, scale components contained in tap water, etc., may precipitate during prolonged use. To reduce scale buildup, for example, the potentials of the second anode 14 and the second cathode 15 are reversed and polarity is inverted to dissolve the deposited scale each time hypochlorous acid water is passed through the hypochlorous acid water treatment unit 3. When it is assumed that the electrodes will be used with polarity inversion, it is desirable that the second anode 14 and the second cathode 15 be similarly treated with a catalyst containing platinum.
第二陽電極側スペーサ17は、絶縁性の部材である。第二陽電極側スペーサ17は、第二陽電極14と隔膜16との間の距離を所定の間隔に制御する。第二陽電極側スペーサ17は、第二陽電極側スペーサ17の内部に、後述する第二陽電極側流路25を形作る第二陽電極側流路孔25aを有している。第二陽電極側流路孔25aは、第二陽電極側スペーサ17に形成された第二陽電極側流路25を形成する孔のことである。第二陽電極側流路孔25aは、第二陽電極側スペーサ17の表裏を貫通して形成されるとともに、水平方向に往復しながら一段ずつ上に上がっていくように、蛇行して形成されている。また、第二陽電極側スペーサ17の表面には、第二陽電極14及び隔膜16との密着性をあげるために、第二陽電極側スペーサ17と同じ蛇行形状のパッキン部材(図示せず)が取り付けられている。なお、第二陽電極側スペーサ17は、請求項の「第一スペーサ部材」に相当する。 The second anode side spacer 17 is an insulating member. The second anode side spacer 17 controls the distance between the second anode 14 and the diaphragm 16 to a predetermined distance. The second anode side spacer 17 has second anode side flow passage holes 25a therein, which form the second anode side flow passage 25 (described later). The second anode side flow passage holes 25a are holes formed in the second anode side spacer 17 that form the second anode side flow passage 25. The second anode side flow passage holes 25a penetrate the second anode side spacer 17 from front to back and are formed in a serpentine shape, moving back and forth horizontally and ascending step by step. In addition, a packing member (not shown) of the same serpentine shape as the second anode side spacer 17 is attached to the surface of the second anode side spacer 17 to improve adhesion between the second anode 14 and the diaphragm 16. The second anode side spacer 17 corresponds to the "first spacer member" in the claims.
第二陰電極側スペーサ18は、絶縁性の部材である。第二陰電極側スペーサ18は、第二陰電極15と隔膜16の距離を制御する。第二陰電極側スペーサ18は、第二陰電極側スペーサ18の内部に、後述する第二陰電極側流路26を形作る第二陰電極側流路孔26aを有している。第二陰電極側流路孔26aは、第二陰電極側スペーサ18に形成された第二陰電極側流路26を形成する孔のことである。第二陰電極側流路孔26aは、第二陰電極側スペーサ18の表裏を貫通して形成されるとともに、水平方向に往復しながら一段ずつ上に上がっていくように、蛇行して形成されている。ここで、第二陰電極側流路孔26aと第二陽電極側流路孔25aとは、互いに対向するように配置されている。また、第二陰電極側スペーサ18の表面には、第二陰電極15及び隔膜16との密着性をあげるために、第二陰電極側スペーサ18と同じ蛇行形状のパッキン部材(図示せず)が取り付けられている。なお、第二陰電極側スペーサ18は、請求項の「第二スペーサ部材」に相当する。 The second negative electrode side spacer 18 is an insulating member. The second negative electrode side spacer 18 controls the distance between the second negative electrode 15 and the diaphragm 16. The second negative electrode side spacer 18 has second negative electrode side flow path holes 26a therein, which form the second negative electrode side flow path 26 (described later). The second negative electrode side flow path holes 26a are holes that form the second negative electrode side flow path 26 formed in the second negative electrode side spacer 18. The second negative electrode side flow path holes 26a penetrate the front and back of the second negative electrode side spacer 18 and are formed in a serpentine shape, moving back and forth horizontally and ascending step by step. The second negative electrode side flow path holes 26a and the second positive electrode side flow path holes 25a are arranged opposite each other. In addition, a gasket member (not shown) having the same serpentine shape as the second negative electrode side spacer 18 is attached to the surface of the second negative electrode side spacer 18 to improve adhesion between the second negative electrode 15 and the diaphragm 16. The second negative electrode side spacer 18 corresponds to the "second spacer member" in the claims.
第二陽電極用パッキン19aは、第二陽電極14の外周に電極サイズをくりぬいた形状をしており、第二陽電極側スペーサ17と密着して外周方向に、第二陽電極側流路25内の溶液(後述する第二陽電極供給溶液21a)が漏れないように、締め付け圧を加えて取り付けられている。第二陽電極用パッキン19aの部材としては、絶縁性のシリコンゴムを使用することができる。第二陽電極用パッキン19aは、第二陽電極14より厚みが厚くなっており、締め付け圧で押されることで押しつぶされて第二陽電極側スペーサ17と第二陽電極側槽筐体側面20aとを密着しながら、第二陽電極14の厚みで保持されることが望ましい。 The second anode gasket 19a has a shape where the size of the electrode is hollowed out on the outer periphery of the second anode 14. It is attached by applying tightening pressure so that it adheres tightly to the second anode side spacer 17 and moves outward to prevent leakage of the solution in the second anode side flow path 25 (second anode supply solution 21a, described below). Insulating silicone rubber can be used as the material for the second anode gasket 19a. The second anode gasket 19a is thicker than the second anode 14, and is preferably held in place by the thickness of the second anode 14 while being crushed by the tightening pressure to adhere tightly to the second anode side spacer 17 and the second anode side tank housing side surface 20a.
第二陰電極用パッキン19bは、第二陰電極15の外周に電極サイズをくりぬいた形状をしており、第二陰電極側スペーサ18と密着して外周方向に第二陰電極側流路26内の溶液(後述する第二陰電極供給溶液23a)が漏れないように、締め付け圧を加えて取り付けられている。第二陰電極用パッキン19bの部材としては、絶縁性のシリコンゴムを使用することができる。第二陰電極用パッキン19bは、第二陰電極15より厚みが厚くなっており、締め付け圧で押されることで押しつぶされて第二陰電極側スペーサ18と第二陰電極側槽筐体側面20bと密着しながら、第二陰電極15の厚みで保持されることが望ましい。 The second cathode gasket 19b has a shape where the size of the electrode is hollowed out on the outer periphery of the second cathode 15. It is attached by applying tightening pressure so that it adheres closely to the second cathode side spacer 18 and prevents leakage of the solution (second cathode supply solution 23a described below) in the second cathode side flow path 26 in the circumferential direction. Insulating silicone rubber can be used as the material for the second cathode gasket 19b. The second cathode gasket 19b is thicker than the second cathode 15, and is preferably held in place by the thickness of the second cathode 15 while being crushed by the tightening pressure and adhering closely to the second cathode side spacer 18 and the second cathode side tank housing side surface 20b.
第二陽電極側槽筐体側面20aは、第二陽電極14の外側に直接接触するように配置されている。第二陽電極側槽筐体側面20aは、第二陽電極14の外側への溶液の染み込みを抑制するために、第二陽電極側槽筐体側面20aの内側表面には密着性を上げるためのパッキン(図示せず)が取り付けられてあり、締め付け圧を加えて電極外側への溶液の回り込みを抑制することが望ましい。なお、電極外側に溶液が回り込んだとしても、外部に漏れが発生することはない。第二陽電極14の内側表面にのみ白金を含む触媒を形成していることから、電極外側への溶液回り込みが抑制できれば電気透析の効率向上にもつながる。 The second anode side tank housing side surface 20a is positioned so as to be in direct contact with the outside of the second anode 14. To prevent the solution from seeping into the outside of the second anode 14, a gasket (not shown) is attached to the inner surface of the second anode side tank housing side surface 20a to improve adhesion, and it is desirable to apply tightening pressure to prevent the solution from leaking outside the electrode. Even if the solution does get around the outside of the electrode, it will not leak to the outside. Because a platinum-containing catalyst is formed only on the inner surface of the second anode 14, preventing the solution from getting around to the outside of the electrode will also lead to improved electrodialysis efficiency.
第二陰電極側槽筐体側面20bは、第二陰電極15の外側に直接接触するように配置されている。第二陰電極側槽筐体側面20bは、第二陰電極15の外側への溶液の染み込みを抑制するために、第二陰電極側槽筐体側面20bの内側表面には密着性を上げるためのパッキン(図示せず)が取り付けられてあり、締め付け圧を加えて電極外側への溶液の回り込みを抑制することが望ましい。なお、電極外側に溶液が回り込んだとしても、外部に漏れが発生することはない。第二陰電極15の内側表面にのみ白金を含む触媒を形成していることから、電極外側への溶液回り込みが抑制できれば電極透析の効率向上にもつながる。 The second cathode side tank housing side surface 20b is positioned so as to be in direct contact with the outside of the second cathode 15. To prevent the solution from seeping into the outside of the second cathode 15, a gasket (not shown) is attached to the inner surface of the second cathode side tank housing side surface 20b to improve adhesion, and it is desirable to apply tightening pressure to prevent the solution from leaking outside the electrode. Even if the solution does get around the outside of the electrode, it will not leak to the outside. Because a platinum-containing catalyst is formed only on the inner surface of the second cathode 15, preventing the solution from getting around to the outside of the electrode will also lead to improved efficiency of electrode dialysis.
第二陽電極溶液供給口21は、電気透析する第二陽電極供給溶液21aを流路内に流すための接続口であり、チューブを接続できるコネクタ(図示せず)が取り付けられている。第二陽電極14の外側から第二陽電極供給溶液21aを供給するため、第二陽電極溶液供給口21は、第二陽電極14より外周の位置に加工されている。 The second anode solution supply port 21 is a connection port for flowing the second anode supply solution 21a to be electrodialyzed into the flow path, and is equipped with a connector (not shown) for connecting a tube. To supply the second anode supply solution 21a from outside the second anode 14, the second anode solution supply port 21 is machined at a position on the outer periphery of the second anode 14.
第二陽電極供給溶液21aは、次亜塩素酸水生成ユニット2において塩水から電気分解した次亜塩素酸水である。より詳細には、第二陽電極供給溶液21aは、第一陽電極溶液抽出口10から供給される第一陽電極抽出溶液10aであり、HCl及びHClOを多く含む酸性の次亜塩素酸水である。第二陽電極供給溶液21aは、第二陽電極溶液供給口21から第二陽電極側流路25に導入される。 The second anode supply solution 21a is hypochlorous acid water electrolyzed from salt water in the hypochlorous acid water generation unit 2. More specifically, the second anode supply solution 21a is the first anode extraction solution 10a supplied from the first anode solution extraction port 10, and is acidic hypochlorous acid water containing a large amount of HCl and HClO. The second anode supply solution 21a is introduced into the second anode side flow path 25 from the second anode solution supply port 21.
第二陽電極溶液抽出口22は、電気透析した第二陽電極抽出溶液22aを流路から取り出すための接続口であり、チューブを接続できるコネクタ(図示せず)が取り付けられている。第二陽電極14の外側に第二陽電極抽出溶液22aを抽出するため、第二陽電極溶液抽出口22は、第二陽電極14より外周の位置に加工されている。 The second anode solution extraction port 22 is a connection port for extracting the electrodialyzed second anode extraction solution 22a from the flow path, and is equipped with a connector (not shown) to which a tube can be connected. In order to extract the second anode extraction solution 22a outside the second anode 14, the second anode solution extraction port 22 is machined at a position on the outer periphery of the second anode 14.
第二陽電極抽出溶液22aは、HClOが主成分の次亜塩素酸水である。第二陽電極抽出溶液22aは、第二陽電極側流路25から第二陽電極溶液抽出口22に導入される。 The second anode extraction solution 22a is hypochlorous acid water containing HClO as its main component. The second anode extraction solution 22a is introduced into the second anode solution extraction port 22 from the second anode side flow path 25.
より詳細には、第二陽電極抽出溶液22aは、第二陽電極供給溶液21aを第二陽電極側流路25に流通させて、第二陽電極供給溶液21aから残留成分の要因となる陽イオンを分離希薄化した溶液である。第二陽電極供給溶液21aに、次亜塩素酸水ユニット2において塩水を電気分解して生成した次亜塩素酸水(第一陽電極供給溶液10a)を使用しているので、第二陽電極抽出溶液22aには、陽イオンであるNa+イオンが分離希薄化され、HClOの成分が主成分の次亜塩素酸水となる。pHは酸性を示す。 More specifically, the second anode extraction solution 22a is a solution obtained by separating and diluting the cations that cause residual components from the second anode supply solution 21a by passing the second anode supply solution 21a through the second anode-side flow path 25. Since the second anode supply solution 21a uses hypochlorous acid water (first anode supply solution 10a) generated by electrolyzing salt water in the hypochlorous acid water unit 2, the second anode extraction solution 22a has Na + ions, which are cations, separated and diluted, resulting in hypochlorous acid water mainly composed of HClO. The pH indicates acidity.
第二陰電極溶液供給口23は、電気透析する第二陰電極供給溶液23aを流路内に流すための接続口であり、チューブを接続できるコネクタ(図示せず)が取り付けられている。第二陰電極15の外側から第二陰電極供給溶液23aを供給するため、第二陰電極溶液供給口23は、第二陰電極15より外周の位置に加工されている。 The second cathode solution supply port 23 is a connection port for flowing the second cathode supply solution 23a to be electrodialyzed into the flow path, and is equipped with a connector (not shown) for connecting a tube. To supply the second cathode supply solution 23a from outside the second cathode 15, the second cathode solution supply port 23 is machined at a position on the outer periphery of the second cathode 15.
第二陰電極供給溶液23aは、次亜塩素酸水生成ユニット2において塩水から電気分解した次亜塩素酸水である。より詳細には、第二陰電極供給溶液23aは、第一陰電極溶液抽出口11から供給される第一陰電極抽出溶液11aであり、NaOHを多く含むアルカリ性の次亜塩素酸水である。第二陰電極供給溶液23aは、第二陰電極溶液供給口23から第二陰電極側流路26に導入される。 The second cathode supply solution 23a is hypochlorous acid water electrolyzed from salt water in the hypochlorous acid water generation unit 2. More specifically, the second cathode supply solution 23a is the first cathode extraction solution 11a supplied from the first cathode solution extraction port 11, and is alkaline hypochlorous acid water containing a large amount of NaOH. The second cathode supply solution 23a is introduced into the second cathode side flow path 26 from the second cathode solution supply port 23.
第二陰電極溶液抽出口24は、電気透析した第二陰電極抽出溶液24aを流路から取り出すための接続口であり、チューブを接続できるコネクタ(図示せず)が取り付けられている。第二陰電極15の外側に第二陰電極抽出溶液24aを抽出するため、第二陰電極溶液抽出口24は、第二陰電極15より外周の位置に加工されている。 The second cathode solution extraction port 24 is a connection port for extracting the electrodialyzed second cathode extraction solution 24a from the flow path, and is equipped with a connector (not shown) to which a tube can be connected. In order to extract the second cathode extraction solution 24a outside the second cathode 15, the second cathode solution extraction port 24 is machined at a position on the outer periphery of the second cathode 15.
第二陰電極抽出溶液24aは、NaClO及びNaOHが主成分の次亜塩素酸水である。第二陰電極抽出溶液24aは、第二陰電極側流路26から第二陰電極溶液抽出口24に導出される。 The second negative electrode extraction solution 24a is hypochlorous acid water containing NaClO and NaOH as its main components. The second negative electrode extraction solution 24a is discharged from the second negative electrode side flow path 26 to the second negative electrode solution extraction port 24.
より詳細には、第二陰電極抽出溶液24aは、第二陰電極供給溶液23aを第二陰電極側流路26に流通させて、残留成分の要因となる陽イオンが濃縮化された溶液である。第二陰電極供給溶液23aに、次亜塩素酸水ユニット2において塩水を電気分解して生成した次亜塩素酸水(第一陰電極供給溶液11a)を使用しているので、第二陰電極抽出溶液24aには、陽イオンであるNa+イオンが分離濃縮化され、NaOHとして生成されることで、NaOHとNaClOが主成分の次亜塩素酸水となる。pHはアルカリ性を示す。 More specifically, the second cathode extraction solution 24a is a solution in which cations that cause residual components are concentrated by passing the second cathode supply solution 23a through the second cathode side flow path 26. Since the second cathode supply solution 23a uses hypochlorous acid water (first cathode supply solution 11a) generated by electrolyzing salt water in the hypochlorous acid water unit 2, the second cathode extraction solution 24a has Na + ions, which are cations, separated and concentrated to form NaOH, resulting in hypochlorous acid water primarily composed of NaOH and NaClO. The pH indicates alkalinity.
ここで、第二陽電極溶液供給口21及び第二陰電極溶液供給口23は、鉛直方向の下方側に配置されることが望ましく、第二陽電極溶液抽出口22及び第二陰電極溶液抽出口24は、鉛直方向の上方側に配置されることが望ましい。流路内の電気透析反応及び電気分解反応により、酸素ガス及び水素ガス等が発生する際に、抽出口が上方に配置されてある方がガスをより効率的に溶液とともに排出することができる。 Here, the second anode solution supply port 21 and the second cathode solution supply port 23 are preferably positioned vertically downward, and the second anode solution extraction port 22 and the second cathode solution extraction port 24 are preferably positioned vertically upward. When oxygen gas, hydrogen gas, etc. are generated by the electrodialysis reaction and electrolysis reaction in the flow path, positioning the extraction ports at the top allows the gas to be more efficiently discharged together with the solution.
第二陽電極側流路25は、第二陽電極14と第二陽電極側スペーサ17と隔膜16とによって囲まれた領域で形成される流路である。第二陽電極側流路25は、第二陽電極側スペーサ17の第二陽電極側流路孔25aによって蛇行して構成されている。より詳細には、第二陽電極側流路25は、水平方向に往復し下から上に陽極側溶液が行きつくまでに水平方向の往復回数で電気透析を行う距離を稼いでいる。さらに第二陽電極側流路25の流路幅を小さくすることで距離が長くなり、電気透析時間を長くすることができる。第二陽電極側流路25において液の逆流を低減するため、第二陽電極側流路25が水平方向に往復する以外は一方向に下から上に向かう構造とすることが望ましい。第二陽電極側流路25は、その一方に第二陽電極溶液供給口21が設けられ、他方に第二陽電極溶液抽出口22が設けられており、内部に陽極側溶液である第二陽電極供給溶液21aが流通している。なお、第二陽電極側流路25は、請求項の「第一流路」に相当する。 The second anode side flow path 25 is a flow path formed in the area surrounded by the second anode 14, the second anode side spacer 17, and the diaphragm 16. The second anode side flow path 25 is configured to meander via the second anode side flow path holes 25a in the second anode side spacer 17. More specifically, the second anode side flow path 25 moves back and forth horizontally, and the number of horizontal reciprocations increases the distance over which electrodialysis is performed until the anode side solution reaches the top. Furthermore, narrowing the flow path width of the second anode side flow path 25 increases the distance, thereby extending the electrodialysis time. To reduce backflow of solution in the second anode side flow path 25, it is desirable for the second anode side flow path 25 to be configured so that it flows in one direction, from bottom to top, except for its horizontal reciprocation. The second anode side flow path 25 has a second anode solution supply port 21 on one side and a second anode solution extraction port 22 on the other side, through which the second anode supply solution 21a, which is the anode side solution, flows. The second anode side flow path 25 corresponds to the "first flow path" in the claims.
第二陰電極側流路26は、第二陰電極15と第二陰電極側スペーサ18と隔膜16によって囲まれた領域で形成される流路である。第二陰電極側流路26は、第二陰電極側スペーサ18の第二陰電極側流路孔26aによって蛇行して構成されている。より詳細には、第二陰電極側流路26は、水平方向に往復し下から上に陰極側溶液が行きつくまでに水平方向の往復回数で電気透析を行う距離を稼いでいる。さらに第二陰電極側流路26の流路幅を小さくすることで距離が長くなり、電気透析時間を長くすることができる。第二陰電極側流路26において液の逆流を低減するため、第二陰電極側流路26が水平方向に往復する以外は一方向に下から上に流れる構造とすることが望ましい。第二陰電極側流路26は、その一方に第二陰電極溶液供給口23が設けられ、他方に第二陰電極溶液抽出口24が設けられており、内部に陰極側溶液である第二陰電極供給溶液23aが流通している。なお、第二陰電極側流路26は、請求項の「第二流路」に相当する。 The second cathode side flow path 26 is a flow path formed in the area surrounded by the second cathode 15, the second cathode side spacer 18, and the diaphragm 16. The second cathode side flow path 26 is configured to meander via the second cathode side flow path holes 26a in the second cathode side spacer 18. More specifically, the second cathode side flow path 26 moves back and forth horizontally, and the number of horizontal reciprocations increases the distance over which electrodialysis is performed until the cathode side solution reaches the top. Furthermore, narrowing the flow path width of the second cathode side flow path 26 increases the distance, thereby extending the electrodialysis time. To reduce backflow of liquid in the second cathode side flow path 26, it is desirable to design the second cathode side flow path 26 so that the flow direction is unidirectional, from bottom to top, except for the horizontal reciprocation. The second cathode side flow path 26 has a second cathode solution supply port 23 on one side and a second cathode solution extraction port 24 on the other side, through which the second cathode supply solution 23a, which is the cathode side solution, flows. The second negative electrode side flow path 26 corresponds to the "second flow path" in the claims.
第二陽電極側流路25及び第二陰電極側流路26は、隔膜16を挟んで対称な形状で対向している。つまり、第二陽電極側流路25及び第二陰電極側流路26は、隔膜16を挟んで互いに対向する蛇行形状で構成されている。このようにして、第二陽電極側流路25と第二陰電極側流路26とは、いわゆる有隔膜電解流路を構成している。そして、第二陽電極側流路25内を流通する次亜塩素酸水に含まれるNa+イオンが第二陰電極側流路26側に移動する。イオンの移動量は、印加される電圧電流及び流路内の流速によって制御される。流速は、第二陽電極溶液供給口21の前段に陽電極側供給ポンプ29を設置し、第二陰電極溶液供給口23の前段に陰電極側供給ポンプ31を設置して制御することができる。各ポンプは、一定流量で制御可能な方式が望ましく、例えばチューブポンプを使用することができる。一定流量で溶液を流すことで、流路内で電気透析および電気分解する時間を一定に制御できるため、抽出する次亜塩素酸水の濃度を安定的に制御することができる。 The second anode side flow path 25 and the second cathode side flow path 26 are symmetrically opposed to each other with the diaphragm 16 interposed therebetween. That is, the second anode side flow path 25 and the second cathode side flow path 26 are configured in a serpentine shape, facing each other with the diaphragm 16 interposed therebetween. In this manner, the second anode side flow path 25 and the second cathode side flow path 26 constitute a so-called diaphragm-equipped electrolysis flow path. Na ions contained in the hypochlorous acid water flowing through the second anode side flow path 25 migrate to the second cathode side flow path 26. The amount of ion migration is controlled by the applied voltage/current and the flow rate within the flow path. The flow rate can be controlled by installing an anode side supply pump 29 upstream of the second anode solution supply port 21 and a cathode side supply pump 31 upstream of the second cathode solution supply port 23. Each pump is preferably capable of controlling a constant flow rate; for example, a tube pump can be used. By flowing the solution at a constant flow rate, the time for electrodialysis and electrolysis within the flow path can be controlled at a constant level, allowing for stable control of the concentration of the extracted hypochlorous acid water.
電気透析電源27は、第二陽電極14及び第二陰電極15と接続され、第二陽電極14及び第二陰電極15に電流及び電圧を印加することができる直流電源である。電気透析電源27は、一定の電流となるように定電流制御の電源として使用してもよいし、一定の電圧となるように定電圧制御の電源として使用してもよい。なお、電気透析電源27は、スケール蓄積の低減のため、例えば、次亜塩素酸水処理ユニット3への次亜塩素酸水の通水ごとに、第二陽電極14と第二陰電極15の電位を入れ替えて転極し、付着したスケールを溶解させるように制御してもよい。 The electrodialysis power supply 27 is connected to the second anode 14 and the second cathode 15 and is a DC power supply capable of applying current and voltage to the second anode 14 and the second cathode 15. The electrodialysis power supply 27 may be used as a constant current controlled power supply to provide a constant current, or as a constant voltage controlled power supply to provide a constant voltage. To reduce scale buildup, the electrodialysis power supply 27 may be controlled, for example, to reverse the potentials of the second anode 14 and the second cathode 15 each time hypochlorous acid water is passed through the hypochlorous acid water treatment unit 3, thereby dissolving the deposited scale.
陽電極側接続チューブ28は、図1に示すように、次亜塩素酸水生成ユニット2の第一陽電極溶液抽出口10と、陽電極側供給ポンプ29を介して次亜塩素酸水処理ユニット3の第二陽電極溶液供給口21とを接続するチューブである。陽電極側接続チューブ28は、陽電極側供給ポンプ29が動作することによって次亜塩素酸水生成ユニット2で生成された次亜塩素酸水(第一陽電極抽出溶液10a)を、次亜塩素酸水処理ユニット3の第二陽電極溶液供給口21に送液する。陽電極側接続チューブ28は、例えばシリコンチューブなどを使用することができる。 As shown in FIG. 1, the anode side connection tube 28 is a tube that connects the first anode solution extraction port 10 of the hypochlorous acid water generation unit 2 to the second anode solution supply port 21 of the hypochlorous acid water treatment unit 3 via the anode side supply pump 29. When the anode side supply pump 29 operates, the anode side connection tube 28 delivers the hypochlorous acid water (first anode extraction solution 10a) generated in the hypochlorous acid water generation unit 2 to the second anode solution supply port 21 of the hypochlorous acid water treatment unit 3. The anode side connection tube 28 can be made of, for example, a silicone tube.
陰電極側接続チューブ30は、次亜塩素酸水生成ユニット2の第一陰電極溶液抽出口11と、陰電極側供給ポンプ31を介して次亜塩素酸水処理ユニット3の第二陰電極溶液供給口23とを接続するチューブである。陰電極側接続チューブ30は、次亜塩素酸水生成ユニット2で生成された次亜塩素酸水((第一陰電極抽出溶液11a)を、次亜塩素酸水処理ユニット3の第二陰電極溶液供給口23に送液する。陰電極側接続チューブ30は、例えばシリコンチューブなどを使用することができる。 The cathode side connection tube 30 connects the first cathode solution extraction port 11 of the hypochlorous acid water generation unit 2 to the second cathode solution supply port 23 of the hypochlorous acid water treatment unit 3 via the cathode side supply pump 31. The cathode side connection tube 30 delivers the hypochlorous acid water (first cathode extraction solution 11a) generated in the hypochlorous acid water generation unit 2 to the second cathode solution supply port 23 of the hypochlorous acid water treatment unit 3. The cathode side connection tube 30 can be made of, for example, a silicone tube.
陽電極側接続チューブ28及び陰電極側接続チューブ30には、例えば、同一内径及び同一長さのものが用いられ、内部を流通する溶液の流量及び流速に差異が生じないようにしている。 The anode side connection tube 28 and the cathode side connection tube 30 have, for example, the same inner diameter and the same length, so that there is no difference in the flow rate and flow velocity of the solution flowing inside.
陽電極側供給ポンプ29は、次亜塩素酸水生成ユニット2において生成した第一陽電極抽出溶液10aを第二陽電極供給溶液21aとして供給する流れを生じさせるポンプである。より詳細には、陽電極側供給ポンプ29は、第一陰陽電極溶液供給口9、第一陰陽電極間流路12、第一陽電極溶液抽出口10、第二陽電極溶液供給口21、第二陽電極側流路25、及び第二陽電極溶液抽出口22の順に流通する各溶液(塩水、第一陰陽電極供給溶液9a、第一陽電極抽出溶液10a、第二陽電極供給溶液21a、第二陽電極抽出溶液22a)の流れを生じさせる。この際、陽電極側供給ポンプ29は、次亜塩素酸水生成ユニット2を流れる溶液の流速を一体に制御すると同時に、次亜塩素酸水処理ユニット3を流れる溶液の流速を一定に制御する。一定の流速で送液が可能なポンプとして、例えばチューブポンプあるいはダイヤフラムポンプなどが挙げられる。 The anode side supply pump 29 generates a flow of the first anode extraction solution 10a generated in the hypochlorous acid water generation unit 2, supplying it as the second anode supply solution 21a. More specifically, the anode side supply pump 29 generates a flow of each solution (brine, first anode supply solution 9a, first anode extraction solution 10a, second anode supply solution 21a, and second anode extraction solution 22a) that flows sequentially through the first anode/node solution supply port 9, first inter-anode flow path 12, first anode solution extraction port 10, second anode solution supply port 21, second anode side flow path 25, and second anode solution extraction port 22. The anode side supply pump 29 simultaneously controls the flow rate of the solutions flowing through the hypochlorous acid water generation unit 2 and simultaneously controls the flow rate of the solutions flowing through the hypochlorous acid water treatment unit 3 to a constant value. Examples of pumps capable of delivering a constant flow rate include a tube pump and a diaphragm pump.
陰電極側供給ポンプ31は、次亜塩素酸水生成ユニット2において生成した第一陰電極抽出溶液11aを第二陰電極供給溶液23aとして供給する流れを生じさせるポンプである。より詳細には、陰電極側供給ポンプ31は、第一陰陽電極溶液供給口9、第一陰陽電極間流路12、第一陰電極溶液抽出口11、第二陰電極溶液供給口23、第二陰電極側流路26、及び第二陰電極溶液抽出口23の順に流通する各溶液(塩水、第一陰陽電極供給溶液9a、第一陰電極抽出溶液11a、第二陰電極供給溶液22a、第二陰電極抽出溶液24a)の流れを生じさせる。この際、陰電極側供給ポンプ31は、次亜塩素酸水生成ユニット2を流れる溶液の流速を一体に制御すると同時に、次亜塩素酸水処理ユニット3を流れる溶液の流速を一定に制御する。一定の流速で送液が可能なポンプとして、例えばチューブポンプあるいはダイヤフラムポンプなどが挙げられる。 The cathode side supply pump 31 generates a flow of the first cathode extraction solution 11a generated in the hypochlorous acid water generation unit 2, supplying it as the second cathode supply solution 23a. More specifically, the cathode side supply pump 31 generates a flow of each solution (brine, first cathode/anodide supply solution 9a, first cathode extraction solution 11a, second cathode supply solution 22a, and second cathode extraction solution 24a) that flows sequentially through the first cathode/anodide electrode solution supply port 9, the first cathode/anodide flow path 12, the first cathode solution extraction port 11, the second cathode solution supply port 23, the second cathode side flow path 26, and the second cathode solution extraction port 23. In this case, the cathode side supply pump 31 simultaneously controls the flow rate of the solutions flowing through the hypochlorous acid water generation unit 2 and simultaneously controls the flow rate of the solution flowing through the hypochlorous acid water treatment unit 3 to a constant value. Examples of pumps capable of delivering a constant flow rate include a tube pump and a diaphragm pump.
第一陰陽電極間流路12の流速は、陽電極側供給ポンプ29と陰電極側供給ポンプ31との合計量として制御される。また、陽電極側供給ポンプ29及び陰電極側供給ポンプ31は、請求項の「供給ポンプ」に相当する。 The flow rate of the first cathode-and-anode electrode flow path 12 is controlled as the sum of the flow rates of the anode side supply pump 29 and the cathode side supply pump 31. The anode side supply pump 29 and the cathode side supply pump 31 correspond to the "supply pumps" in the claims.
以上のように、次亜塩素酸水処理ユニット3は、各部材によって構成される。 As described above, the hypochlorous acid water treatment unit 3 is composed of the following components.
次亜塩素酸水供給装置1は、図1に示すように、上述した次亜塩素酸水生成ユニット2と次亜塩素酸水処理ユニット3との間を、各ユニットの陽電極側の流路に設けた陽電極側接続チューブ28を介して連結し、各ユニットの陰電極側の流路に設けた陰電極側接続チューブ30を介して連結して構成される。そして、次亜塩素酸水供給装置1は、次亜塩素酸水生成ユニット2に塩水を連続的に導入し、次亜塩素酸水処理ユニット3から次亜塩素酸水を外部に連続的に供給する。より詳細には、次亜塩素酸水供給装置1は、次亜塩素酸水生成ユニット2に連続的に導入される塩水を電気分解し、次亜塩素酸水処理ユニット3の陽電極側における第二陽電極側流路25から送出される第二陽電極抽出溶液22aを酸性の次亜塩素酸水として外部に供給する。また、次亜塩素酸水供給装置1は、次亜塩素酸水処理ユニット3の陰電極側における第二陰電極側流路26から送出される第二陰電極抽出溶液24aをアルカリ性の次亜塩素酸水として外部に供給する。 As shown in FIG. 1, the hypochlorous acid water supply device 1 is configured by connecting the hypochlorous acid water generation unit 2 and the hypochlorous acid water treatment unit 3 described above via a positive electrode side connection tube 28 provided in the flow path on the positive electrode side of each unit and via a negative electrode side connection tube 30 provided in the flow path on the negative electrode side of each unit. The hypochlorous acid water supply device 1 continuously introduces saltwater into the hypochlorous acid water generation unit 2 and continuously supplies hypochlorous acid water from the hypochlorous acid water treatment unit 3 to the outside. More specifically, the hypochlorous acid water supply device 1 electrolyzes the saltwater continuously introduced into the hypochlorous acid water generation unit 2 and supplies the second anode extraction solution 22a, which is delivered from the second anode side flow path 25 on the anode side of the hypochlorous acid water treatment unit 3, to the outside as acidic hypochlorous acid water. In addition, the hypochlorous acid water supply device 1 supplies the second negative electrode extraction solution 24a delivered from the second negative electrode side flow path 26 on the negative electrode side of the hypochlorous acid water treatment unit 3 to the outside as alkaline hypochlorous acid water.
次に、図4及び図5を参照して、次亜塩素酸水生成ユニット2での処理動作について説明する。 Next, the processing operation of the hypochlorous acid water generation unit 2 will be described with reference to Figures 4 and 5.
図4及び図5に示すように、次亜塩素酸水生成ユニット2では、第一陰陽電極溶液供給口9を通って塩水である第一陰陽電極供給溶液9aが第一陰陽電極間流路12に連続的に供給される。そして、第一陰陽電極溶液供給口9から供給された第一陰陽電極供給溶液9aは、蛇行して形成された第一陰陽電極間流路12を流通していく。この際、第一陰陽電極供給溶液9aは、第一陰陽電極間流路12を流通していくと同時に、両端の第一陽電極4及び第一陰電極5に電圧が印加される。電圧が印加されると、第一陽電極4側には陰イオン(Cl-イオン)、第一陰電極5側には陽イオン(Na+イオン)が引き付けられ、電気分解により第一陽電極4側にはHCl及びHClO、第一陰電極5側にはNaOHが生成される。さらにHClOとNaOHが反応することで、NaClOが生成される。これを繰り返すことにより、NaClOが主成分となり、HClO及びNaOH及び残留したNaClが含まれる次亜塩素酸水が生成される。 As shown in FIGS. 4 and 5 , in the hypochlorous acid water generation unit 2, a first cathode-and-anodode feed solution 9a, which is salt water, is continuously supplied to the first cathode-and-anodode flow path 12 through the first cathode-and-anodode solution supply port 9. The first cathode-and-anodode feed solution 9a supplied from the first cathode-and-anodode solution supply port 9 flows through the meandering first cathode-and-anodode flow path 12. At this time, as the first cathode-and-anodode feed solution 9a flows through the first cathode-and-anodode flow path 12, a voltage is applied to the first anode 4 and the first cathode 5 at both ends. When a voltage is applied, anions (Cl − ions) are attracted to the first anode 4 side and cations (Na + ions) are attracted to the first cathode 5 side, and HCl and HClO are produced on the first anode 4 side and NaOH is produced on the first cathode 5 side by electrolysis. Furthermore, HClO and NaOH react to produce NaClO. By repeating this process, hypochlorous acid water containing NaClO as the main component and containing HClO, NaOH, and residual NaCl is produced.
次亜塩素酸水生成ユニット2での処理動作では、第一陰陽電極間流路12にて電気分解を行う時間を長くすることで、NaClの電気分解量を多くして、第一陽電極抽出溶液10a及び第一陰電極抽出溶液11aの中に残留するNaCl(塩水)を低減することができる。電気分解を行う時間を長くするためには、第一陰陽電極間流路12の距離を長くすることが必要であり、そのためには水平方向に往復しながら一段ずつ上に上がっていくように、蛇行して形成しており、水平方向に往復し下から上に溶液が行きつくまでに水平方向の往復回数で電気分解を行う距離を稼いでいる。さらに第一陰陽電極間流路12の断面積を小さくすることでも距離が長くなり、電気分解時間を長くすることができる。 In the treatment operation of the hypochlorous acid water generation unit 2, the amount of NaCl electrolyzed can be increased by extending the time for electrolysis in the first cathode-and-anodode flow path 12, thereby reducing the amount of NaCl (brine) remaining in the first anode extraction solution 10a and the first cathode extraction solution 11a. To extend the electrolysis time, it is necessary to extend the distance of the first cathode-and-anodode flow path 12. To achieve this, the flow path is formed in a serpentine shape, moving back and forth horizontally while ascending step by step. The number of horizontal reciprocations required for the solution to reach the top increases the distance for electrolysis. Furthermore, reducing the cross-sectional area of the first cathode-and-anodode flow path 12 also increases the distance, thereby enabling the electrolysis time to be extended.
次に、図8及び図9を参照して、次亜塩素酸水処理ユニット3での処理動作について説明する。 Next, the processing operation of the hypochlorous acid water processing unit 3 will be explained with reference to Figures 8 and 9.
図8及び図9に示すように、次亜塩素酸水処理ユニット3では、第二陽電極溶液供給口21を通って次亜塩素酸水である第二陽電極供給溶液21aが第二陽電極側流路25に連続的に供給され、第二陰電極溶液供給口23を通って次亜塩素酸水である第二陰電極供給溶液23aが第二陰電極側流路26に連続的に供給される。そして、第二陽電極溶液供給口21から供給された第二陽電極供給溶液21aは、蛇行して形成された第二陽電極側流路25を流通していき、第二陰電極溶液供給口23から供給された第二陰電極供給溶液23aは、同じく蛇行して形成された第二陰電極側流路26を流通していく。この際、第二陽電極供給溶液21a及び第二陰電極供給溶液23aは、隔膜16を挟んで対向し、同じ方向に流通されて第二陽電極側流路25及び第二陰電極側流路26をそれぞれ流通していくと同時に、両端の第二陽電極14及び第二陰電極15に電圧が印加される。電圧が印加されると、第二陽電極14側には陰イオン、第二陰電極15側には陽イオン(Na+イオン)が引き付けられる。隔膜16は、陽イオンのみを透過可能な膜で構成されているため、第二陽電極側流路25を流通する第二陽電極供給溶液21aに含まれる陽イオン(Na+イオン)は、隔膜16を透過して、第二陰電極側流路26の第二陰電極供給溶液23aを通って第二陰電極15側に陽イオン(Na+イオン)が引き付けられる。反対に、第二陰電極側流路26を流通する陰イオンは、隔膜16を透過できないため、第二陽電極側流路25に含まれる陰イオンのみが第二陽電極14に引き付けられる。これを繰り返すことにより、第二陽電極側流路25を流通する第二陽電極供給溶液21aに含まれる陽イオン(Na+イオン)が、第二陰電極側流路26を流通する第二陰電極供給溶液23aに移動して電気透析が進行し、第二陽電極側流路25を流通する第二陽電極供給溶液21aは、陽イオン(Na+イオン)が分離希薄化され、第二陰電極側流路26を流通する第二陰極供給溶液23aは、陽イオン(Na+イオン)が濃縮化されて抽出される。その結果、第二陽電極溶液抽出口22から、第二陽電極抽出溶液22aとして、残留成分となるNaClO及びNaOHが分離希薄化してHClO成分が主成分となった次亜塩素酸水が抽出される。反対に、第二陰電極溶液抽出口24から、第二陰電極抽出溶液24aとして、残留成分を構成するNa+イオンが濃縮化され、NaOHとして生成された成分を含む溶液(次亜塩素酸水)が抽出される。 8 and 9 , in the hypochlorous acid water treatment unit 3, a second anode feed solution 21a, which is hypochlorous acid water, is continuously supplied to the second anode side flow path 25 through the second anode solution supply port 21, and a second cathode feed solution 23a, which is hypochlorous acid water, is continuously supplied to the second cathode side flow path 26 through the second cathode solution supply port 23. The second anode feed solution 21a supplied from the second anode solution supply port 21 flows through the second anode side flow path 25, which is formed in a serpentine shape, and the second cathode feed solution 23a supplied from the second cathode solution supply port 23 flows through the second cathode side flow path 26, which is also formed in a serpentine shape. At this time, the second anode feed solution 21a and the second cathode feed solution 23a face each other across the diaphragm 16 and flow in the same direction through the second anode side flow path 25 and the second cathode side flow path 26, respectively, while a voltage is applied to the second anode 14 and the second cathode 15 at both ends. When a voltage is applied, anions are attracted to the second anode 14 side, and cations (Na + ions) are attracted to the second cathode 15 side. Because the diaphragm 16 is composed of a membrane that is permeable only to cations, cations (Na + ions) contained in the second anode supply solution 21a flowing through the second anode-side flow path 25 permeate the diaphragm 16 and pass through the second cathode supply solution 23a in the second cathode-side flow path 26, whereby the cations (Na + ions) are attracted to the second cathode 15 side. Conversely, anions flowing through the second cathode-side flow path 26 cannot permeate the diaphragm 16, and therefore only the anions contained in the second anode-side flow path 25 are attracted to the second anode 14. By repeating this process, cations (Na + ions) contained in the second anode feed solution 21a flowing through the second anode side flow path 25 migrate to the second cathode feed solution 23a flowing through the second cathode side flow path 26, and electrodialysis progresses. The cations (Na + ions) are separated and diluted from the second anode feed solution 21a flowing through the second anode side flow path 25, and the cations (Na + ions) are concentrated and extracted from the second cathode feed solution 23a flowing through the second cathode side flow path 26. As a result, hypochlorous acid water containing HClO as the main component and NaClO as the remaining components separated and diluted is extracted from the second anode solution extraction port 22 as the second anode extraction solution 22a. Conversely, a solution (hypochlorous acid water) containing Na + ions constituting the remaining components and a component generated as NaOH is extracted from the second cathode solution extraction port 24 as the second cathode extraction solution 24a.
次亜塩素酸水処理ユニット3での処理動作では、第二陽電極側流路25及び第二陰電極側流路26にて電気透析を行う時間を長くすることで、陽イオン(Na+イオン)の移動量をより多くして、第二陽電極抽出溶液22aのNaClO及びNaOHからなる残留成分をより低減することができる。電気透析を行う時間を長くするためには、第二陽電極側流路25及び第二陰電極側流路26の距離を長くすることが必要であり、そのためには水平方向に往復しながら一段ずつ上に上がっていくように、蛇行して形成しており、水平方向に往復し下から上に溶液が行きつくまでに水平方向の往復回数で電気透析を行う距離を稼いでいる。さらに第二陽電極側流路25及び第二陰電極側流路26の断面積を小さくすることで距離が長くなり、電気透析時間を長くすることができる。 In the treatment operation of the hypochlorous acid water treatment unit 3, by extending the time for electrodialysis in the second anode side flow path 25 and the second cathode side flow path 26, the amount of cation (Na + ion) movement can be increased, thereby further reducing the residual components consisting of NaClO and NaOH in the second anode extraction solution 22a. To extend the time for electrodialysis, it is necessary to increase the distance between the second anode side flow path 25 and the second cathode side flow path 26. To achieve this, the second anode side flow path 25 and the second cathode side flow path 26 are formed in a serpentine shape, moving back and forth horizontally and ascending step by step. The number of horizontal reciprocations required for the solution to reach the top increases the distance for electrodialysis. Furthermore, by reducing the cross-sectional area of the second anode side flow path 25 and the second cathode side flow path 26, the distance can be increased, thereby lengthening the electrodialysis time.
第二陽電極側流路25及び第二陰電極側流路26を通る各溶液の流速は、同じとなるように各ポンプを制御しているが、互いに異なるようにしてもよい。流速が異なる場合には、抽出される各溶液の濃度に影響する。例えば、第二陽電極側流路25の流速を相対的に速くして、第二陰電極側流路26の流速を相対的に遅くした場合には、第二陽電極側流路25及び第二陰電極側流路26の流速を同じにした場合に比べて、第二陰電極側流路26から抽出した第二陰電極抽出溶液24aは少量かつ濃度が濃い溶液となる。これにより、第二陰電極抽出溶液24aを排液する場合には、第二陰電極側流路26の流速を遅くすることが望ましい。 The pumps are controlled so that the flow rates of the solutions passing through the second anode side flow path 25 and the second cathode side flow path 26 are the same, but they may be different. Different flow rates affect the concentrations of the extracted solutions. For example, if the flow rate of the second anode side flow path 25 is relatively fast and the flow rate of the second cathode side flow path 26 is relatively slow, the amount of second cathode extraction solution 24a extracted from the second cathode side flow path 26 will be smaller and more concentrated than if the flow rates of the second anode side flow path 25 and the second cathode side flow path 26 were the same. Therefore, when draining the second cathode extraction solution 24a, it is desirable to slow the flow rate of the second cathode side flow path 26.
次に、図10を参照して、実際に次亜塩素酸水供給装置1(次亜塩素酸水生成ユニット2及び次亜塩素酸水処理ユニット3)を流通して第二陽電極溶液抽出口22及び第二陰電極溶液抽出口24からそれぞれ抽出した第二陽電極抽出溶液22a及び第二陰電極抽出溶液24aの次亜塩素酸水の特性(導電率、pH、及び有効塩素濃度)について説明する。図10は、次亜塩素酸水供給装置1を流通した次亜塩素酸水の特性と電気透析時間との関係を示す図である。より詳細には、図10の(a)は、次亜塩素酸水供給装置1による電気透析時間と導電率の関係を示す図である。図10の(b)は、次亜塩素酸水供給装置1による電気透析時間とpHの関係を示す図である。図10の(c)は、次亜塩素酸水供給装置1による電気透析時間と有効塩素濃度の関係を示す図である。 Next, referring to Figure 10, the characteristics (conductivity, pH, and effective chlorine concentration) of the hypochlorous acid water of the second anode extraction solution 22a and the second cathode extraction solution 24a actually circulated through the hypochlorous acid water supply device 1 (hypochlorous acid water generation unit 2 and hypochlorous acid water treatment unit 3) and extracted from the second anode solution extraction port 22 and the second cathode solution extraction port 24, respectively, will be described. Figure 10 is a diagram showing the relationship between the characteristics of hypochlorous acid water circulated through the hypochlorous acid water supply device 1 and electrodialysis time. More specifically, Figure 10(a) shows the relationship between electrodialysis time and conductivity in the hypochlorous acid water supply device 1. Figure 10(b) shows the relationship between electrodialysis time and pH in the hypochlorous acid water supply device 1. Figure 10(c) shows the relationship between electrodialysis time and effective chlorine concentration in the hypochlorous acid water supply device 1.
なお、図10での実験評価では、次亜塩素酸水生成ユニット2に、流路断面積26mm2、流路長675mmの第一陰陽電極間流路12を形成したものを用い、次亜塩素酸水処理ユニット3に、流路断面積8mm2、流路長675mmの第二陽電極側流路25及び第二陰電極側流路26を形成したものを用いた。また、陽電極側供給ポンプ29及び陰電極側要求ポンプ31の流量条件としては、ともに153mL/h及び250mL/hの条件の流速で流通させて次亜塩素酸水生成ユニット2の電気分解時間、及び次亜塩素酸水処理ユニット3の電気透析時間を調整し、第二陽電極抽出溶液22a及び第二陰電極抽出溶液24aの導電率、pH、及び有効塩素濃度の測定を行った。 10, the hypochlorous acid water generation unit 2 was used, which had a first cathode-and-anodide flow path 12 with a flow path cross-sectional area of 26 mm 2 and a flow path length of 675 mm, and the hypochlorous acid water treatment unit 3 was used, which had a second anode-side flow path 25 and a second cathode-side flow path 26 with a flow path cross-sectional area of 8 mm 2 and a flow path length of 675 mm. The flow rate conditions of the anode-side supply pump 29 and the cathode-side demand pump 31 were both set at flow rates of 153 mL/h and 250 mL/h to adjust the electrolysis time of the hypochlorous acid water generation unit 2 and the electrodialysis time of the hypochlorous acid water treatment unit 3, and the conductivity, pH, and available chlorine concentration of the second anode extraction solution 22a and the second cathode extraction solution 24a were measured.
また、第一陰陽電極溶液供給口9に供給した9aの塩水は、導電率:405μS/cm、pH:6.7、有効塩素濃度:0ppm、及び塩化物イオン濃度:138ppmとなるものを使用した。また電気分解電源13及び電気透析電源27には、0.2Aの定電流を印加可能な電源を使用して電気分解及び電気透析を行った。ここで、電気分解時間とは、溶液が第一陽電極4及び第一陰電極5に流路内で直接触れている時間を指しており、電気分解時間が長いほど、流速は遅いことになる。また、電気透析時間とは、溶液が第二陽電極14および第二陰電極15に流路内で直接触れている時間を指しており、電気透析時間が長いほど、流速は遅いことになる。今回、陽極側および陰極側の流速は同一に設定して電気透析を行っている。 The brine 9a supplied to the first cathode/cathode solution supply port 9 had a conductivity of 405 μS/cm, a pH of 6.7, an available chlorine concentration of 0 ppm, and a chloride ion concentration of 138 ppm. Electrolysis and electrodialysis were performed using the electrolysis power supply 13 and the electrodialysis power supply 27, which were capable of applying a constant current of 0.2 A. Here, the electrolysis time refers to the time the solution is in direct contact with the first anode 4 and the first cathode 5 within the flow path; the longer the electrolysis time, the slower the flow rate. The electrodialysis time refers to the time the solution is in direct contact with the second anode 14 and the second cathode 15 within the flow path; the longer the electrodialysis time, the slower the flow rate. In this experiment, the flow rates on the anode side and the cathode side were set to be the same when electrodialysis was performed.
図10の(a)に示す導電率の推移を見ると、電気透析時間が長いほど、言い換えると流速が遅くなるほど、第二陽電極溶液抽出口22から抽出した第二陽電極抽出溶液22aの導電率(陽極側の導電率)が低下し、陰極側溶液抽出口12から抽出した陰極側抽出溶液12aの導電率(陰極側の導電率)は増加している。これは、次亜塩素酸水生成ユニット2で生成された次亜塩素酸水を、次亜塩素酸水処理ユニット3の第二陽電極側流路25に流通させると、陽極側溶液に含まれる陽イオンであるNa+イオンが隔膜16を通って陰極側に移動し、陽極側はNaClOからHClOに変化して導電率が低下したと考えられる。NaClOは、Na+イオンとClO-イオンに電離するが、HClOは分子として存在することが主であるため、NaClOからHClOに変化することで導電率は低下する。 10(a) 的电性调节时间增加、即,流速减少时间,对于阳氧化水产生的第二阳氧化电极萃取溶液22a(氧化电极从22中的电极从12中的电极从12中的电极从25中的电极从35中的电极从45中的电极从55中的电极从55中的电极从55中的电极从55中的电极从65中的电极从65中的电极从75中的电极从75中的电极从75中的电极从95离子16移动到阳极从。 10(a) shows the conductivity of the second anode extraction solution 22a (anode side conductivity) extracted from the second anode solution extraction port 22 (anode side conductivity) increased, for the longer electrodialysis time, in other words, the slower the flow rate. This is thought to be because, when hypochlorous acid water generated in the hypochlorous acid water generation unit 2 flows through the second anode side flow path 25 of the hypochlorous acid water treatment unit 3, Na + ions, which are cations contained in the anode side solution, pass through the diaphragm 16 and move to the cathode side, converting NaClO to HClO on the anode side, resulting in a decrease in conductivity. NaClO ionizes into Na + ions and ClO - ions, but because HClO mainly exists as a molecule, the conversion of NaClO to HClO reduces conductivity.
図10の(b)に示すpHの推移を見ると、第二陽電極抽出溶液22aのpH(陽極側のpH)は弱酸性側に変化し、第二陰電極抽出溶液24aのpH(陰極側のpH)はアルカリ性側に変化している。このことから、陽極側でのHClOへの変化の影響がうかがえる。陽極側において電気透析時間を長くするほどpHが中性に近づいているのは、溶液中にわずかに残っている塩化物イオンが電気分解によって次亜塩素酸に変化しているためと考えられる。一方、陰極側は、Na+イオンが移動することでNaOHが形成されて、アルカリ性へと変化するためである。 The pH transition shown in Figure 10(b) shows that the pH of the second anode extraction solution 22a (pH on the anode side) changes to a weakly acidic side, while the pH of the second cathode extraction solution 24a (pH on the cathode side) changes to an alkaline side. This indicates the influence of the change to HClO on the anode side. The reason why the pH approaches neutral as the electrodialysis time on the anode side increases is thought to be because the small amount of chloride ions remaining in the solution are converted to hypochlorous acid by electrolysis. On the other hand, on the cathode side, the migration of Na + ions results in the formation of NaOH, which changes the solution to an alkaline state.
図10の(c)に示す有効塩素濃度の推移を見ると、第二陽電極抽出溶液22aの有効塩素濃度(陽極側の有効塩素濃度)は、電気透析時間とともに増加する。図10(a)に示す導電率が405μS/cm以下に低下している流速条件では、有効塩素濃度の上昇率は低下しており、HClOへの変化が完了してきていると考えられる。また、第二陰電極抽出溶液24aについても同様に、有効塩素濃度(陰極側の有効塩素濃度)は、電気透析時間とともに増加する。これは、陽電極側供給ポンプ29及び陰電極側供給ポンプ31の流速が遅くなると、次亜塩素酸水生成ユニット2での電気分解時間が増加して次亜塩素酸水生成量が増えるため、次亜塩素酸水処理ユニット3の第二陰電極抽出口24で抽出される次亜塩素酸水量も増えることが要因と考えられる。 Looking at the change in effective chlorine concentration shown in Figure 10(c), the effective chlorine concentration of the second anode extraction solution 22a (effective chlorine concentration on the anode side) increases with electrodialysis time. Under the flow rate conditions shown in Figure 10(a) where the conductivity falls to 405 μS/cm or less, the rate of increase in effective chlorine concentration slows, suggesting that the conversion to HClO is nearing completion. Similarly, the effective chlorine concentration of the second cathode extraction solution 24a (effective chlorine concentration on the cathode side) increases with electrodialysis time. This is thought to be because, when the flow rates of the anode side supply pump 29 and the cathode side supply pump 31 slow, the electrolysis time in the hypochlorous acid water generation unit 2 increases, increasing the amount of hypochlorous acid water generated, which in turn increases the amount of hypochlorous acid water extracted at the second cathode extraction port 24 of the hypochlorous acid water treatment unit 3.
次亜塩素酸水供給装置1は、陽極側からは除菌力の高いHClO主体の次亜塩素酸水を、陰極側からは洗浄力の高いNaClO及びNaOH主体の次亜塩素酸水を同時に抽出することができる。HClO主体の次亜塩素酸水は、残留成分の抑制された溶液で、除菌力を維持しながら、空間噴霧時でも残留成分起因による金属腐食を抑制することが可能になる。一方、NaClO及びNaOH主体の次亜塩素酸水は、残留成分が残る溶液のため空間噴霧はできないが、洗浄力の高い溶液であり排水口等の酸性の汚れがある部位に流すことで洗浄効果をもたらすことができる。次亜塩素酸水処理装置1では、陽極側で生成するHClO主体の次亜塩素酸水を空間除菌に使用しつつ、反対側の陰極側で生成されるNaClO及びNaOH主体の次亜塩素酸水も洗浄として活用が可能となる。 The hypochlorous acid water supply device 1 can simultaneously extract hypochlorous acid water primarily composed of HClO, which has high disinfecting power, from the anode side, and hypochlorous acid water primarily composed of NaClO and NaOH, which has high cleaning power, from the cathode side. HClO-based hypochlorous acid water is a solution with reduced residual components, which maintains its disinfecting power while suppressing metal corrosion caused by residual components even when sprayed into the air. Meanwhile, hypochlorous acid water primarily composed of NaClO and NaOH cannot be sprayed into the air because it leaves behind residual components, but it is a highly cleaning solution and can provide a cleaning effect when poured into areas with acidic dirt, such as drains. With the hypochlorous acid water treatment device 1, the HClO-based hypochlorous acid water generated on the anode side can be used for air disinfection, while the NaClO- and NaOH-based hypochlorous acid water generated on the opposite cathode side can also be used for cleaning.
以上、本実施の形態1に係る次亜塩素酸水供給装置1によれば、以下の効果を享受することができる。 As described above, the hypochlorous acid water supply device 1 according to the first embodiment can provide the following benefits.
(1)次亜塩素酸水供給装置1は、蛇行状の無隔膜電解流路(第一陰陽電極間流路12)内に供給される塩水から一対の第一陰陽電極間(第一陽電極4と第一陰電極5との間)への通電によって次亜塩素酸水を連続的に電解生成する次亜塩素酸水生成ユニット2と、蛇行状の有隔膜電解流路(第二陽電極側流路25及び第二陰電極側流路26)内のそれぞれに次亜塩素酸水生成ユニット2から供給される次亜塩素酸水を一対の第二陰陽電極間(第二陽電極14と第二陰電極15との間)への通電によって連続的に処理する次亜塩素酸水処理ユニット3と、を備え、次亜塩素酸水処理ユニット3の陽電極側における電解流路(第二陽電極側流路25)から送出される次亜塩素酸水を外部に供給する構造とした。 (1) The hypochlorous acid water supply device 1 comprises a hypochlorous acid water generation unit 2 that continuously generates hypochlorous acid water by electrolysis by passing current between a pair of first cathode and anode electrodes (between the first anode 4 and the first cathode 5) from salt water supplied into a serpentine, membrane-less electrolysis flow path (first cathode-and-anode electrode flow path 12); and a hypochlorous acid water treatment unit 3 that continuously treats the hypochlorous acid water supplied from the hypochlorous acid water generation unit 2 into each of the serpentine, membrane-equipped electrolysis flow paths (second anode-side flow path 25 and second cathode-side flow path 26) by passing current between a pair of second cathode and anode electrodes (between the second anode 14 and the second cathode 15). The hypochlorous acid water discharged from the electrolysis flow path (second anode-side flow path 25) on the anode side of the hypochlorous acid water treatment unit 3 is supplied to the outside.
こうした構成によれば、次亜塩素酸水生成ユニット2において無隔膜電解流路(第一陰陽電極間流路12)内で塩水を電気分解して次亜塩素酸水を生成し、さらに有隔膜電解流路(第二陽電極側流路25及び第二陰電極側流路26)内に無隔膜電解流路で生成した次亜塩素酸水を流通させて、陽電極側から残留成分の要因となる陽イオンを分離低減した次亜塩素酸水として抽出することができる。このため、塩水の電気分解によって生じる残留成分を分離した次亜塩素酸水を外部に供給することが可能な、ワンパス式の次亜塩素酸水供給装置1とすることができる。 With this configuration, in the hypochlorous acid water generation unit 2, salt water is electrolyzed in the diaphragm-less electrolysis flow path (first negative-positive electrode flow path 12) to generate hypochlorous acid water, and the hypochlorous acid water generated in the diaphragm-less electrolysis flow path is then circulated through the diaphragm-containing electrolysis flow paths (second positive electrode side flow path 25 and second negative electrode side flow path 26), allowing hypochlorous acid water to be extracted from the positive electrode side with reduced amounts of cations that cause residual components. This allows for a one-pass hypochlorous acid water supply device 1 that can supply hypochlorous acid water from which residual components resulting from the electrolysis of salt water have been separated to the outside.
また、次亜塩素酸水供給装置1では、各流路(無隔膜電解流路及び有隔膜電解流路)を蛇行形状にすることで、塩水及び次亜塩素酸水がそれぞれ電極及び隔膜に接触する経路が長くなり、塩水の電気分解、及び次亜塩素酸水から残留成分の要因となる陽イオンの分離を行う処理の距離及び時間を長くすることができる。つまり、電極のサイズに対して、塩水の電気分解、及び次亜塩素酸水から残留成分の要因となる陽イオンの分離を効率的に行うことができる。 In addition, in the hypochlorous acid water supply device 1, by making each flow path (the diaphragm-less electrolysis flow path and the diaphragm-containing electrolysis flow path) serpentine, the path along which the salt water and hypochlorous acid water come into contact with the electrodes and diaphragms, respectively, is lengthened, making it possible to increase the distance and time required for the electrolysis of salt water and the separation of cations that cause residual components from the hypochlorous acid water. In other words, relative to the size of the electrodes, the electrolysis of salt water and the separation of cations that cause residual components from the hypochlorous acid water can be carried out efficiently.
(2)次亜塩素酸水供給装置1では、次亜塩素酸水生成ユニット2の無隔膜電解流路(第一陰陽電極間流路12)は、平面状の第一陽電極4と、第一陽電極4と対向する平面状の第一陰電極5と、第一陽電極5と第一陰電極5との間に設けられた第一陰陽電極間スペーサ6とを有して構成され、一対の第一陰陽電極(第一陽電極4及び第一陰電極5)は、第一陰陽電極間スペーサ6によって無隔膜電解流路に第一陽電極4及び第一陰電極5を露出させることで蛇行状に構成した。このようにすることで、第一陰陽電極間スペーサ6に形成される流路形状により、塩水を電気分解する能力を変化させることができるので、塩水を電気分解する面積及び時間を自由に設計することができる。 (2) In the hypochlorous acid water supply device 1, the diaphragm-less electrolysis flow path (first cathode-and-anodode flow path 12) of the hypochlorous acid water generation unit 2 is configured to include a planar first anode 4, a planar first cathode 5 facing the first anode 4, and a first cathode-and-anodode spacer 6 provided between the first anode 5 and the first cathode 5. The pair of first cathode-and-anododes (first anode 4 and first cathode 5) is configured in a serpentine shape by exposing the first anode 4 and first cathode 5 to the diaphragm-less electrolysis flow path via the first cathode-and-anodode spacer 6. In this way, the ability to electrolyze brine can be changed by changing the flow path shape formed in the first cathode-and-anodode spacer 6, allowing the area and time for electrolyzing brine to be freely designed.
(3)次亜塩素酸水供給装置1では、次亜塩素酸水処理ユニット3の有隔膜電解流路(第二陽電極側流路25及び第二陰電極側流路26)は、第二陽電極14が流路に沿って露出して延設された蛇行状の第二陽電極側流路25と、第二陽電極側流路25と対向して並設され、第二陰電極15が流路に沿って露出して延設された蛇行状の第二陰電極側流路26と、第二陽電極側流路25と第二陰電極側流路26とを隔てて設けられ、流路を流通する溶液に含まれる陽イオンを透過させる隔膜16とを有して構成され、一対の第二陰陽電極(第二陽電極14及び第二陰電極15)は、第二陽電極側スペーサ17によって第二陽電極側流路25に第二陽電極14を露出させるとともに、第二陰電極側スペーサ18によって第二陰電極側流路26に第二陰電極15を露出させることで蛇行状に構成され、第二陽電極側流路25及び第二陰電極側流路26には、次亜塩素酸水生成ユニット2から供給される次亜塩素酸水がいずれも同じ方向に流通するように構成した。 (3) In the hypochlorous acid water supply device 1, the membrane-equipped electrolysis flow paths (second anode side flow path 25 and second cathode side flow path 26) of the hypochlorous acid water treatment unit 3 include a serpentine second anode side flow path 25 in which the second anode 14 is exposed and extended along the flow path, a serpentine second cathode side flow path 26 in which the second cathode 15 is exposed and extended along the flow path, and a second anode side flow path 25 and a second cathode side flow path 26 in which the second anode side flow path 25 and the second cathode side flow path 26 are separated from each other, and allow cations contained in the solution flowing through the flow paths to pass through. and a diaphragm 16 through which the second cathode-positive electrode 14 is inserted. The pair of second cathode-positive electrodes (second anode 14 and second cathode 15) are configured in a serpentine shape by exposing the second anode 14 to the second anode-positive electrode side flow path 25 via a second anode-side spacer 17 and exposing the second cathode 15 to the second cathode-positive electrode side flow path 26 via a second cathode-positive electrode side spacer 18. Hypochlorous acid water supplied from the hypochlorous acid water generation unit 2 flows in the same direction through both the second anode-positive electrode side flow path 25 and the second cathode-positive electrode side flow path 26.
こうした構成によれば、塩水を電気分解して生成した次亜塩素酸水を、隔膜16を挟んで同じ方向に電圧を印加しながら流通させるので、次亜塩素酸水から残留成分の要因となる陽イオンを分離低減することができる。このため、塩水の電気分解によって生じる残留成分を低減した次亜塩素酸水を生成することが可能な次亜塩素酸水処理ユニット3とすることができる。より詳細には、陽極側から抽出される次亜塩素酸水は、残留成分の要因となる陽イオンが分離希薄化した次亜塩素酸水となり、陰極側から抽出される次亜塩素酸水は、残留成分の要因となる陽イオンが濃縮化した次亜塩素酸水となる。つまり、次亜塩素酸水供給装置1の陽極側から、残留成分の要因となる陽イオンが分離希薄化した次亜塩素酸水を得るとともに、次亜塩素酸水供給装置1の陰極側から、残留成分の要因となる陽イオンが濃縮されたアルカリ性溶液を含む洗浄力の高い次亜塩素酸水を同時に得ることができる。 With this configuration, hypochlorous acid water produced by electrolyzing salt water flows through the diaphragm 16 while a voltage is applied in the same direction, allowing cations that cause residual components to be separated and reduced from the hypochlorous acid water. This allows the hypochlorous acid water treatment unit 3 to produce hypochlorous acid water with reduced residual components produced by the electrolysis of salt water. More specifically, the hypochlorous acid water extracted from the anode side is hypochlorous acid water in which the cations that cause residual components have been separated and diluted, while the hypochlorous acid water extracted from the cathode side is hypochlorous acid water in which the cations that cause residual components have been concentrated. In other words, hypochlorous acid water in which the cations that cause residual components have been separated and diluted can be obtained from the anode side of the hypochlorous acid water supply device 1, and highly detergency hypochlorous acid water containing an alkaline solution in which the cations that cause residual components have been concentrated can be simultaneously obtained from the cathode side of the hypochlorous acid water supply device 1.
(4)次亜塩素酸水供給装置1は、平面状の第二陽電極14と、第二陽電極14と対向する平面状の隔膜16と、第二陽電極14と隔膜16との間に設けられ、流路に沿って第二陽電極側流路25内に第二陽電極14及び隔膜16を露出させる第二陽電極側スペーサ17とを有し、第二陽電極側流路は、流路に沿って露出する第二陽電極14及び隔膜16と第二陽電極側スペーサ17とにより構成した。また、平面状の第二陰電極14と、第二陰電極15と対向する平面状の隔膜16と、第二陰電極15と隔膜16との間に設けられ、流路に沿って第二陰電極側流路26内に第二陰電極15及び隔膜16を露出させる第二陰電極側スペーサ18とを有し、第二陰電極側流路26は、流路に沿って露出する第二陰電極15及び隔膜16と、第二陰電極側スペーサ18とにより構成した。このようにすることで、第二陽電極側スペーサ17に形成される流路形状、及び第二陰極側スペーサ18に形成される流路形状により、塩水を電気分解して生成した次亜塩素酸水から残留成分の要因となる陽イオンを分離する能力を変化させることができるので、次亜塩素酸水から残留成分の要因となる陽イオンを分離する面積及び時間を自由に設計することができる。 (4) The hypochlorous acid water supply device 1 includes a planar second anode 14, a planar diaphragm 16 facing the second anode 14, and a second anode side spacer 17 disposed between the second anode 14 and the diaphragm 16 and exposing the second anode 14 and the diaphragm 16 in the second anode side flow path 25 along the flow path, the second anode side flow path being constituted by the second anode 14 and the diaphragm 16 exposed along the flow path and the second anode side spacer 17. It also includes a planar second cathode 14, a planar diaphragm 16 facing the second cathode 15, and a second cathode side spacer 18 disposed between the second cathode 15 and the diaphragm 16 and exposing the second cathode 15 and the diaphragm 16 in the second cathode side flow path 26 along the flow path, the second cathode side flow path 26 being constituted by the second cathode 15 and the diaphragm 16 exposed along the flow path and the second cathode side spacer 18. By doing this, the ability to separate cations that cause residual components from the hypochlorous acid water produced by electrolyzing salt water can be changed by changing the shape of the flow path formed in the second anode side spacer 17 and the shape of the flow path formed in the second cathode side spacer 18, so the area and time for separating cations that cause residual components from the hypochlorous acid water can be freely designed.
(5)次亜塩素酸水供給装置1は、次亜塩素酸水生成ユニット2と次亜塩素酸水処理ユニット3とを連通接続する流路に設けられ、有隔膜電解流路(第二陽電極側流路25及び第二陰電極側流路26)に次亜塩素酸水生成ユニット2からの次亜塩素酸水を供給する供給ポンプ(陽電極側供給ポンプ29及び陰電極側供給ポンプ31)を備える。供給ポンプは、次亜塩素酸水生成ユニット2からの次亜塩素酸水を第二陽電極側流路25及び第二陰電極側流路26に一定流速で供給するようにした。これにより、第二陽電極側流路25内にて電圧を印加している時間を一定にすることができるとともに、第二陰電極側流路26内にて電圧を印加している時間を一定にすることができる。このため、第二陽電極側流路25における次亜塩素酸水での残留成分の要因となる陽イオンが分離希薄化する濃度、及び第二陰電極側流路26における次亜塩素酸水での残留成分の要因となる陽イオンが濃縮化する濃度を安定にすることができる。 (5) The hypochlorous acid water supply device 1 is provided in a flow path connecting the hypochlorous acid water generation unit 2 and the hypochlorous acid water treatment unit 3, and includes supply pumps (anode side supply pump 29 and cathode side supply pump 31) that supply hypochlorous acid water from the hypochlorous acid water generation unit 2 to the diaphragm-equipped electrolysis flow paths (second anode side flow path 25 and second cathode side flow path 26). The supply pumps supply hypochlorous acid water from the hypochlorous acid water generation unit 2 to the second anode side flow path 25 and the second cathode side flow path 26 at a constant flow rate. This allows the time during which a voltage is applied to the second anode side flow path 25 to be constant, and also the time during which a voltage is applied to the second cathode side flow path 26 to be constant. This allows the concentration at which cations that cause residual components in the hypochlorous acid water are separated and diluted in the second anode side flow path 25 and the concentration at which cations that cause residual components in the hypochlorous acid water are concentrated in the second cathode side flow path 26 to be stable.
(実施の形態2)
図1及び図11を参照して、本発明の実施の形態2に係る、次亜塩素酸水供給装置1を用いた空間除菌システム40について説明する。図11は、本発明の実施の形態2に係る、次亜塩素酸水供給装置1を用いた空間除菌システム40の概略図である。なお、以下で説明する実施の形態2に係る空間除菌システム40は、実施の形態1に係る次亜塩素酸水供給装置1を組み込んだシステムである。実施の形態2の説明においては、実施の形態1に係る次亜塩素酸水供給装置1と実質的に同様の構成については、同様の符号を付し、説明を一部簡略化または省略する場合がある。
(Embodiment 2)
1 and 11, a space sterilization system 40 using a hypochlorous acid water supplying device 1 according to embodiment 2 of the present invention will be described. FIG. 11 is a schematic diagram of a space sterilization system 40 using a hypochlorous acid water supplying device 1 according to embodiment 2 of the present invention. Note that the space sterilization system 40 according to embodiment 2 described below is a system incorporating the hypochlorous acid water supplying device 1 according to embodiment 1. In the description of embodiment 2, components substantially similar to those of the hypochlorous acid water supplying device 1 according to embodiment 1 are denoted by the same reference numerals, and the description may be partially simplified or omitted.
本実施の形態2に係る空間除菌システム40は、浴室空間において、次亜塩素酸水供給装置1から生成された次亜塩素酸水をミスト噴霧装置44から噴霧するとともに排水口46に流すことで、浴室空間に対する除菌と洗浄とを行うシステムである。なお、浴室空間は、請求項の「所定の空間」に相当する。 The space sterilization system 40 according to the second embodiment is a system that sterilizes and cleans the bathroom space by spraying hypochlorous acid water generated by the hypochlorous acid water supply device 1 from the mist spray device 44 and discharging the hypochlorous acid water through the drain outlet 46. The bathroom space corresponds to the "predetermined space" in the claims.
具体的には、図11に示すように、空間除菌システム40は、次亜塩素酸水供給装置1(次亜塩素酸水生成ユニット2、次亜塩素酸水処理ユニット3、陽電極側供給ポンプ29、及び陰電極側供給ポンプ31)と、陽電極側抽出溶液タンク41と、陰電極側抽出溶液タンク42と、陽電極側抽出溶液浴室配管43と、ミスト噴霧装置44と、陰電極側抽出溶液浴室配管45と、排水口46と、を備える。 Specifically, as shown in FIG. 11, the spatial sterilization system 40 includes a hypochlorous acid water supply device 1 (hypochlorous acid water generation unit 2, hypochlorous acid water treatment unit 3, anode side supply pump 29, and cathode side supply pump 31), anode side extraction solution tank 41, cathode side extraction solution tank 42, anode side extraction solution bathroom piping 43, mist spray device 44, cathode side extraction solution bathroom piping 45, and a drain outlet 46.
次亜塩素酸水供給装置1を構成する次亜塩素酸水生成ユニット2は、塩水(塩化ナトリウム水溶液)を供給して、電気分解により次亜塩素酸水を生成するユニットである。上述した通り、次亜塩素酸水生成ユニット2によって生成される次亜塩素酸水には、次亜塩素酸水の成分であるNaClO及びHClOが生成されて含まれる。また、他の成分として、電気分解で生成されるNaOH、NaClOから分解してできたNaCl、及び塩水が電気分解しきれずに残ったNaClなどが含まれる。より詳細には、次亜塩素酸水生成ユニット2では、陽電極側供給ポンプ29及び陰電極側供給ポンプ31が動作することによって、第一陽電極4側に設けた第一陽電極溶液抽出口10から第一陽電極抽出溶液10aとしてHCl及びHClOを多く含む酸性の次亜塩素酸水が抽出され、第一陰電極5側に設けた第一陰電極溶液抽出口11から第一陰電極抽出溶液11aとしてNaOHを多く含むアルカリ性の次亜塩素酸水が抽出される。 The hypochlorous acid water generation unit 2 constituting the hypochlorous acid water supply device 1 is a unit that supplies saltwater (aqueous sodium chloride solution) and generates hypochlorous acid water through electrolysis. As described above, the hypochlorous acid water generated by the hypochlorous acid water generation unit 2 contains NaClO and HClO, which are components of hypochlorous acid water. Other components include NaOH generated by electrolysis, NaCl formed by decomposition of NaClO, and NaCl remaining in saltwater due to incomplete electrolysis. More specifically, in the hypochlorous acid water generation unit 2, the anode side supply pump 29 and the cathode side supply pump 31 are operated to extract acidic hypochlorous acid water rich in HCl and HClO as the first anode extraction solution 10a from the first anode solution extraction port 10 provided on the first anode 4 side, and alkaline hypochlorous acid water rich in NaOH as the first cathode extraction solution 11a from the first cathode solution extraction port 11 provided on the first cathode 5 side.
次亜塩素酸水処理ユニット3は、次亜塩素酸水生成ユニット2から供給される次亜塩素酸水を流通させて、第二陽電極側流路25から除菌力の高いHClO主体の次亜塩素酸水である第二陽電極抽出溶液22aを抽出し、第二陰電極側流路26から洗浄力の高いNaClO及びNaOH主体の次亜塩素酸水である第二陰電極抽出溶液24aを抽出するユニットである。第二陽電極抽出溶液22aは、陽電極側抽出溶液タンク41で貯められた後、陽電極側抽出溶液浴室配管43にてミスト噴霧装置44に送液される。そして、ミスト噴霧装置44から第二陽電極抽出溶液22aが浴室空間に噴霧される。また、第二陰電極抽出溶液24aは、陰電極側抽出溶液タンク42で貯められた後、陰電極側抽出溶液浴室配管45にて排水口46に送液される。排水口46に第二陰電極抽出溶液24aが流通され、排水口46を経由して排水管に流れる。 The hypochlorous acid water treatment unit 3 circulates hypochlorous acid water supplied from the hypochlorous acid water generation unit 2, extracting a second anode extraction solution 22a, which is hypochlorous acid water mainly composed of HClO and has high disinfecting power, from the second anode side flow path 25, and extracting a second cathode extraction solution 24a, which is hypochlorous acid water mainly composed of NaClO and NaOH and has high detergency, from the second cathode side flow path 26. The second anode extraction solution 22a is stored in the anode side extraction solution tank 41 and then sent to the mist sprayer 44 via the anode side extraction solution bathroom piping 43. The second anode extraction solution 22a is then sprayed from the mist sprayer 44 into the bathroom space. The second cathode extraction solution 24a is stored in the cathode side extraction solution tank 42 and then sent to the drain 46 via the cathode side extraction solution bathroom piping 45. The second cathode extraction solution 24a flows through the drain outlet 46 and flows into the drain pipe via the drain outlet 46.
陽電極側抽出溶液タンク41は、第二陽電極側流路25から抽出した除菌力の高いHClO主体の次亜塩素酸水である第二陽電極抽出溶液22aを、ミスト噴霧装置44に送液されるまで、一時的に貯めておくタンクである。陽電極側抽出溶液タンク41は、陽電極側抽出溶液浴室配管43を介してミスト噴霧装置44と接続される。 The positive electrode side extraction solution tank 41 is a tank that temporarily stores the second positive electrode extraction solution 22a, which is hypochlorous acid water mainly composed of HClO and has high disinfecting power, extracted from the second positive electrode side flow path 25 until it is sent to the mist spray device 44. The positive electrode side extraction solution tank 41 is connected to the mist spray device 44 via the positive electrode side extraction solution bathroom piping 43.
陰電極側抽出溶液タンク42は、第二陰電極側流路26から抽出した洗浄力の高いNaClO及びNaOH主体の次亜塩素酸水である第二陰電極抽出溶液24aを、排水口46に送液されるまで、一時的に貯めておくタンクである。陰電極側抽出溶液タンク42は、陰電極側抽出溶液浴室配管45を介して排水口46と接続される。 The cathode side extraction solution tank 42 is a tank that temporarily stores the second cathode extraction solution 24a, which is hypochlorous acid water mainly composed of NaClO and NaOH and has high detergency, extracted from the second cathode side flow path 26 until it is sent to the drain outlet 46. The cathode side extraction solution tank 42 is connected to the drain outlet 46 via the cathode side extraction solution bathroom piping 45.
陽電極側抽出溶液浴室配管43は、陽電極側抽出溶液タンク41から、ミスト噴霧装置44まで送液するための配管である。浴室の壁裏及び天井に施工されてあり、天井に設置されたミスト噴霧装置44と接続されている。 The positive electrode side extraction solution bathroom piping 43 is a piping for transporting the solution from the positive electrode side extraction solution tank 41 to the mist spray device 44. It is installed behind the bathroom wall and on the ceiling, and is connected to the mist spray device 44 installed on the ceiling.
陰電極側抽出溶液浴室配管45は、陰電極側抽出溶液タンク42から、排水口46まで送液するための配管である。浴室の壁裏及び床面に施工されてあり、排水口46に接続されている。 The negative electrode side extraction solution bathroom piping 45 is a piping for transporting the solution from the negative electrode side extraction solution tank 42 to the drain outlet 46. It is installed on the back of the bathroom wall and floor and is connected to the drain outlet 46.
ミスト噴霧装置44は、次亜塩素酸水を浴室空間にミスト状にして噴霧する装置である。より詳細には、ミスト噴霧装置44は、陽電極側抽出溶液タンク41から陽電極側抽出溶液浴室配管43を通って搬送されてくる次亜塩素酸水である第二陽電極抽出溶液22aを微細なミストにして放出する装置である。ミスト噴霧装置44は、浴室空間の天井から浴室空間全体にミストが噴霧できるように噴霧部が天井から浴室側に突出して設置されている。ミストの噴霧方式としては、圧縮空気を使用して微細化する二流体噴霧方式、超音波素子を使用して10μm以下の微細ミストを噴霧する超音波方式、又は回転体から溶液を放出して破砕し1μm以下の微細ミストを噴霧する破砕噴霧方式などが挙げられる。 The mist sprayer 44 is a device that sprays hypochlorous acid water into a mist into the bathroom space. More specifically, the mist sprayer 44 is a device that converts the second anode extraction solution 22a, which is hypochlorous acid water transported from the anode side extraction solution tank 41 through the anode side extraction solution bathroom piping 43, into a fine mist and releases it. The mist sprayer 44 is installed with its spray section protruding from the ceiling toward the bathroom side so that mist can be sprayed from the ceiling of the bathroom space throughout the entire bathroom space. Mist spraying methods include a two-fluid spray method that uses compressed air to atomize the particles, an ultrasonic method that uses an ultrasonic element to spray a fine mist of 10 μm or less, and a crushing spray method that releases a solution from a rotating body, crushes it, and sprays a fine mist of 1 μm or less.
排水口46は、浴室空間内で発生した水あるいは汚れを浴室空間外に排出するための排水管と接続するための接続口である。排水口46には、陰電極側抽出溶液タンク42から陰電極側抽出溶液浴室配管45を通って第二陰電極抽出溶液24aを搬送し、洗浄力の高いNaClO及びNaOH主体の次亜塩素酸水である第二陰電極抽出溶液24aにより、排水口46及び排水口46に接続される排水管の汚れを洗浄することができる。 The drain outlet 46 is a connection port for connecting to a drain pipe that discharges water or dirt generated within the bathroom space outside the bathroom space. The second cathode extraction solution 24a is transported to the drain outlet 46 from the cathode side extraction solution tank 42 through the cathode side extraction solution bathroom piping 45. The second cathode extraction solution 24a, which is hypochlorous acid water mainly composed of NaClO and NaOH and has high detergency, can clean dirt from the drain outlet 46 and the drain pipe connected to the drain outlet 46.
以上、本実施の形態2に係る、次亜塩素酸水供給装置1を用いた空間除菌システム40によれば、以下の効果を享受することができる。 As described above, the space sterilization system 40 using the hypochlorous acid water supply device 1 according to this second embodiment can provide the following effects.
(6)空間除菌システム40は、次亜塩素酸水供給装置1と、第二陽電極側流路25と連通接続され、第二陽電極側流路25から送出される次亜塩素酸水を用いて次亜塩素酸水ミストを所定の空間に放出するミスト噴霧装置44とを備える構造とした。こうした構成によれば、第二陽電極側流路25から送出される次亜塩素酸水のミストを所定の空間に放出しても、所定の空間に残る残留成分が抑制される。つまり、第二陽電極側流路25から送出される次亜塩素酸水が塩水の電気分解によって生じる残留成分を低減した次亜塩素酸水であるため、所定の空間を除菌する際に、除菌性能を保ちながら、残留成分に起因する金属腐食の発生を抑制することができる。 (6) The space sterilization system 40 is configured to include a hypochlorous acid water supply device 1 and a mist spray device 44 that is connected in communication with the second anode side flow path 25 and that uses the hypochlorous acid water delivered from the second anode side flow path 25 to release a hypochlorous acid water mist into a specified space. With this configuration, even when the hypochlorous acid water mist delivered from the second anode side flow path 25 is released into a specified space, residual components remaining in the specified space are suppressed. In other words, because the hypochlorous acid water delivered from the second anode side flow path 25 is hypochlorous acid water with reduced residual components generated by the electrolysis of salt water, when sterilizing a specified space, it is possible to suppress the occurrence of metal corrosion caused by residual components while maintaining sterilization performance.
(7)空間除菌システム40では、浴室空間には、浴室空間内で発生する水を排出する排水口46が設けられており、第二陰電極側流路26は排水口46と連通接続され、第二陰電極側流路26から送出される次亜塩素酸水を排水口46に導入可能に構成されている構造とした。このようにすることで、第二陰電極側流路26から送出される次亜塩素酸水から、残留成分の要因となる陽イオンが濃縮されたアルカリ性溶液を含む洗浄性の高い次亜塩素酸水を排水口46(及び排水口46に接続された排水管)に流通させるので、アルカリ性溶液によって排水管の洗浄を行うことができる。 (7) In the space sterilization system 40, the bathroom space is provided with a drain outlet 46 for discharging water generated within the bathroom space, and the second negative electrode side flow path 26 is connected in communication with the drain outlet 46, so that the hypochlorous acid water discharged from the second negative electrode side flow path 26 can be introduced into the drain outlet 46. In this manner, highly detergency-enhancing hypochlorous acid water containing an alkaline solution in which cations that cause residual components are concentrated is circulated from the hypochlorous acid water discharged from the second negative electrode side flow path 26 to the drain outlet 46 (and the drain pipe connected to the drain outlet 46), allowing the drain pipe to be cleaned with the alkaline solution.
以上、実施の形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記の実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。 The present invention has been described above based on the embodiments, but the present invention is in no way limited to the above embodiments, and it is readily apparent that various improvements and modifications are possible within the scope of the present invention.
本発明に係る次亜塩素酸水供給装置は、塩水の電気分解によって生成したHClO主体の次亜塩素酸水に含まれる残留成分を低減した次亜塩素酸水を連続的に供給することが可能な装置であり、こうした次亜塩素酸水を用いてミスト噴霧することで浴室空間のカビ及び菌に対して除菌を行いながら、浴室内で使用される金属等への腐食を抑制することを可能とする有用な手段である。 The hypochlorous acid water supply device of the present invention is a device that can continuously supply hypochlorous acid water that has reduced residual components contained in hypochlorous acid water, which is mainly composed of HClO and is produced by electrolyzing salt water. By spraying a mist of this hypochlorous acid water, it is a useful means of disinfecting mold and bacteria in the bathroom space while also inhibiting corrosion of metals and other materials used in the bathroom.
1 次亜塩素酸水供給装置
2 次亜塩素酸水生成ユニット
3 次亜塩素酸水処理ユニット
4 第一陽電極
5 第一陰電極
6 第一陰陽電極間スペーサ
7a 第一陽電極用パッキン
7b 第一陰電極用パッキン
8a 第一陽電極側槽筐体側面
8b 第一陰電極側槽筐体側面
9 第一陰陽電極溶液供給口
9a 第一陰陽電極供給溶液
10 第一陽電極溶液抽出口
10a 第一陽電極抽出溶液
11 第一陰電極溶液抽出口
11a 第一陰電極抽出溶液
12 第一陰陽電極間流路
12a 第一陰陽電極間流路孔
13 電気分解電源
14 第二陽電極
15 第二陰電極
16 隔膜
17 第二陽電極側スペーサ
18 第二陰電極側スペーサ
19a 第二陽電極用パッキン
19b 第二陰電極用パッキン
20a 第二陽電極側槽筐体側面
20b 第二陰電極側槽筐体側面
21 第二陽電極溶液供給口
21a 第二陽電極供給溶液
22 第二陽電極溶液抽出口
22a 第二陽電極抽出溶液
23 第二陰電極溶液供給口
23a 第二陰電極供給溶液
24 第二陰電極溶液抽出口
24a 第二陰電極抽出溶液
25 第二陽電極側流路
25a 第二陽電極側流路孔
26 第二陰電極側流路
26a 第二陰電極側流路孔
27 電気透析電源
28 陽電極側接続チューブ
29 陽電極側供給ポンプ
30 陰電極側接続チューブ
31 陰電極側供給ポンプ
40 空間除菌システム
41 陽電極側抽出溶液タンク
42 陽電極側抽出溶液タンク
43 陽電極側抽出溶液浴室配管
44 ミスト噴霧装置
45 陰電極側抽出溶液浴室配管
46 排水口
1 Hypochlorous acid water supply device 2 Hypochlorous acid water generation unit 3 Hypochlorous acid water treatment unit 4 First positive electrode 5 First negative electrode 6 First negative/positive electrode spacer 7a First positive electrode packing 7b First negative electrode packing 8a First positive electrode side of tank housing 8b First negative electrode side of tank housing 9 First negative/positive electrode solution supply port 9a First negative/positive electrode supply solution 10 First positive electrode solution extraction port 10a First positive electrode extraction solution 11 First negative electrode solution extraction port 11a First negative electrode extraction solution 12 First negative/positive electrode flow path 12a First negative/positive electrode flow path hole 13 Electrolysis power supply 14 Second positive electrode 15 Second negative electrode 16 Diaphragm 17 Second positive electrode side spacer 18 Second negative electrode side spacer 19a Second positive electrode packing 19b Second negative electrode packing 20a Second anode side chamber housing side 20b Second cathode side chamber housing side 21 Second anode solution supply port 21a Second anode supply solution 22 Second anode solution extraction port 22a Second anode extraction solution 23 Second cathode solution supply port 23a Second cathode supply solution 24 Second cathode solution extraction port 24a Second cathode extraction solution 25 Second anode side flow path 25a Second anode side flow path hole 26 Second cathode side flow path 26a Second cathode side flow path hole 27 Electrodialysis power supply 28 Anode side connection tube 29 Anode side supply pump 30 Cathode side connection tube 31 Cathode side supply pump 40 Space sterilization system 41 Anode side extraction solution tank 42 Anode side extraction solution tank 43 Anode side extraction solution bathroom piping 44 Mist spray device 45 Cathode side extraction solution bathroom piping 46 drain outlet
Claims (7)
蛇行状の有隔膜電解流路内のそれぞれに前記次亜塩素酸水生成ユニットから供給される前記次亜塩素酸水を一対の第二陰陽電極間への通電によって連続的に処理する次亜塩素酸水処理ユニットと、
を備え、
前記次亜塩素酸水処理ユニットの陽電極側における電解流路から送出される次亜塩素酸水を外部に供給する、次亜塩素酸水供給装置。 a hypochlorous acid water generation unit that continuously generates hypochlorous acid water by electrolysis from salt water supplied into a serpentine membrane-less electrolysis flow path by passing current between a pair of first cathode and anode electrodes;
a hypochlorous acid water treatment unit that continuously treats the hypochlorous acid water supplied from the hypochlorous acid water generation unit into each of the serpentine membrane-equipped electrolysis channels by passing current between a pair of second cathode and anode electrodes;
Equipped with
A hypochlorous acid water supply device that supplies hypochlorous acid water discharged from the electrolysis flow path on the positive electrode side of the hypochlorous acid water treatment unit to the outside.
前記一対の第一陰陽電極は、前記スペーサ部材によって前記無隔膜電解流路に前記第一陽電極及び前記第一陰電極を露出させることで蛇行状に構成されている、請求項1に記載の次亜塩素酸水供給装置。 the membrane-less electrolysis flow path includes a planar first anode, a planar first cathode facing the first anode, and a spacer member provided between the first anode and the first cathode;
2. The hypochlorous acid water supply device according to claim 1, wherein the pair of first cathode and anode electrodes are configured in a serpentine shape by exposing the first anode and the first cathode to the membraneless electrolysis flow path by the spacer member.
前記一対の第二陰陽電極は、第一スペーサ部材によって前記第一流路に前記第二陽電極を露出させるとともに、第二スペーサ部材によって前記第二流路に前記第二陰電極を露出させることで蛇行状に構成され、
前記第一流路及び前記第二流路には、前記次亜塩素酸水生成ユニットから供給される前記次亜塩素酸水がいずれも同じ方向に流通するように構成されている、請求項2に記載の次亜塩素酸水供給装置。 the membrane-equipped electrolysis flow path comprises a serpentine first flow path in which a second anode is exposed and extended along the flow path, a serpentine second flow path arranged in parallel to and facing the first flow path and in which a second cathode is exposed and extended along the flow path, and a diaphragm arranged to separate the first flow path and the second flow path and allowing permeation of cations contained in a solution flowing through the flow paths,
the pair of second negative-positive electrodes are configured in a serpentine shape by exposing the second positive electrode to the first flow path by a first spacer member and exposing the second negative electrode to the second flow path by a second spacer member;
The hypochlorous acid water supply device according to claim 2, wherein the first flow path and the second flow path are configured so that the hypochlorous acid water supplied from the hypochlorous acid water generation unit flows in the same direction.
前記隔膜を露出させる前記第一スペーサ部材とを有し、
前記第一流路は、流路に沿って露出する前記第二陽電極及び前記隔膜と、前記第一スペーサ部材と
により構成されており、
平面状の前記第二陰電極と、前記第二陰電極と対向する平面状の前記隔膜と、前記第二陰電極と前記隔膜との間に設けられ、流路に沿って前記第二流路内に前記第二陰電極及び前記隔膜を露出させる前記第二スペーサ部材とを有し、
前記第二流路は、流路に沿って露出する前記第二陰電極及び前記隔膜と、前記第二スペーサ部材とにより構成されていることを特徴とする請求項3に記載の次亜塩素酸水供給装置。 the second anode having a planar shape; the diaphragm having a planar shape facing the second anode; and the first spacer member provided between the second anode and the diaphragm, exposing the second anode and the diaphragm to an inside of the first flow path along a flow path,
the first flow path is formed by the second positive electrode and the diaphragm, which are exposed along the flow path, and the first spacer member;
the second negative electrode having a planar shape; the diaphragm which is planar and faces the second negative electrode; and the second spacer member which is provided between the second negative electrode and the diaphragm and exposes the second negative electrode and the diaphragm into the second flow path along the flow path,
The hypochlorous acid water supply device according to claim 3, characterized in that the second flow path is composed of the second negative electrode and the diaphragm exposed along the flow path, and the second spacer member.
前記有隔膜電解流路に前記次亜塩素酸水生成ユニットからの前記次亜塩素酸水を供給する供給ポンプを備え、
前記供給ポンプは、前記次亜塩素酸水生成ユニットからの前記次亜塩素酸水を前記第一流路及び前記第二流路に一定流速で供給することを特徴とする請求項3または4に記載の次亜塩素酸水供給装置。 The hypochlorous acid water generating unit and the hypochlorous acid water treatment unit are connected in communication with each other through a flow path.
a supply pump for supplying the hypochlorous acid water from the hypochlorous acid water generation unit to the diaphragm-equipped electrolysis flow path;
The hypochlorous acid water supply device according to claim 3 or 4 , characterized in that the supply pump supplies the hypochlorous acid water from the hypochlorous acid water generation unit to the first flow path and the second flow path at a constant flow rate.
前記第一流路と連通接続され、前記第一流路から送出される次亜塩素酸水を用いて次亜塩素酸水ミストを所定の空間に放出する除菌装置と、
を備えることを特徴とする空間除菌システム。 The hypochlorous acid water supply device according to any one of claims 3 to 5 ,
A sterilization device that is connected in communication with the first flow path and releases hypochlorous acid water mist into a predetermined space using hypochlorous acid water delivered from the first flow path;
A space sterilization system comprising:
前記第二流路は、前記排水管と連通接続され、前記第二流路から送出される次亜塩素酸水を前記排水管に導入可能に構成されていることを特徴とする請求項6に記載の空間除菌システム。 a drain pipe for discharging water generated in the specified space is provided in the specified space,
The second flow path is connected to the drain pipe and configured to allow hypochlorous acid water discharged from the second flow path to be introduced into the drain pipe. The space sterilization system according to claim 6.
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