JPH07290058A - 水電解装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電極板に設けた導入通水孔もしくは排出通水
孔の形状に改良を加えることで、隔膜体のフレームの厚
みを小さくして電極間距離を極力減少させ、しかも、電
解効率を向上させることができる水電解装置を提供する
ことである。 【構成】 電極板１、３、５の供給通水孔３５もしくは
これに連通する導水用ブランク３９から供給された原水
は隔膜体１１、１３との間に形成された電極室４３、４
５、４７、４９に流入して、この電極室４３、４５、４
７、４９を通過する過程で、その電極室が陽極室４３、
４５であれば酸性水が、陰極室４７、４９であればアル
カリ水がそれぞれ生成される。このようにして生成され
た酸性水及びアルカリ水は各専用の排出用通水孔３７も
しくはこれに連通する各専用の導水用ブランク４１から
前記隔膜体１１、１３の一対の電解水排出孔３１、３３
を経て各別に排出される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、水を電気分解すること
によってアルカリ水及び酸性水を生成可能な水電解装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、連続式医療物質生成器（電解イオ
ン水生成機）の分野においては、水道水にカルシウム分
を添加しつつ連続的に電解槽に導入し、その水が電解槽
を通過する間に電気分解されて陰極水（アルカリ水）及
び陽極水（酸性水）が得られ、アルカリイオン濃度の高
い陰極水（アルカリ水）を飲用等に供するものが知られ
ている。この種の電解イオン水生成装置に内臓された電
解槽としては、例えば、図７に示すように構成されたも
のがある。この電解槽によれば、電極板５１、５３、５
５と、隔膜体６３、６１とを交互に所望の枚数だけ重合
し、その下方に給水口６９、上方に取水口７３、７５を
備えたケース６５、６７にて液密に固定、密閉されて
る。図７のものは電極板が３枚、隔膜体が２枚によって
構成されている。電極板と隔膜体の重合枚数を増やせ
ば、陰極室及び陽極室が増えることになって電気分解能
力が向上するわけである。電極板５１、５３、５５は、
図８に示すように、その材質はステンレス、チタン等の
金属平板から作られ、下辺に原水側水路８５が設けら
れ、上辺には陰極水及び陽極水を分離して取り出すため
の通水孔９１、８７が中心線に対し左右対称に二つ設け
られている。

【０００３】隔膜体６１、６３は図９、図１０（断面形
状）に示すように構成されており、多孔質の薄い樹脂シ
ート材から成る電解用隔膜５７をフレーム５９で額縁状
に固定保持し、電極板５１、５３、５５と等しい外形寸
法に作られる。フレーム５９の枠部分には、電極板５
１、５３、５５と重ね合わせたときに対向する位置にお
いて、下辺に通水孔７７が設けられ、上辺には陰極水及
び陽極水を分離して取り出すための通水孔８１、８３が
中心線に対し左右対称に二つ設けられている。通水孔７
７の上方には、隔膜５７の表面と通水孔７７とを連絡す
る導水溝７９が設けられている。また、上方には、通水
孔８１の下辺に連なり、かつ生成水を取り出すための、
隔膜５７の表面と通水孔８１とを連絡する導水溝８２が
設けられている。

【０００４】尚、隔膜体６１、６３は左右裏返すと合同
となるように形状が決められている。電極板と隔膜体と
を重合したとき、電極板５１、５３、５５に設けた下方
の原水側水路８５、上方の通水孔８７、９１は、それぞ
れ図９に示すフレーム５９の通水孔７７、通水孔８１、
８３と合同なる形状で対向して水路を形成している。前
記フレーム５９は、図７に示すように、二枚の電極板５
１と電極板５３もしくは二枚の電極板５３と電極板５５
に密着して挟まれるため、その厚みが電極間距離と等し
くなる。この電極間距離を小さくするほど電解効率が向
上することが知られている。また、それぞれの電極板は
交互に陰電極、陽電極となるように配線して電圧を印加
するわけであるが、図７の例では電極板５１、５５にプ
ラスを、電極板５３にはマイナスをそれぞれ印加してあ
る。

【０００５】図１１（図７において給水口６９と取水口
７３を結ぶ面で切断した断面Ｄ−Ｄ）に示すように給水
口６９から入った原水は通水孔８５を経由して、電解用
隔膜５７と電極板５１、５５との隙間であるところの陽
極室９３、９５を通過する間に電気分解され、陽極水
（酸性水）となる。この陽極水は導水溝８２を経て取水
口７３より取り出される。同様にして、図１２（図７に
おいて給水口６９と取水口７５を結ぶ面で切断した断面
Ｅ−Ｅ）に示すように給水口６９から入った原水は通水
孔８５を経由して、電解用隔膜５７と電極板５３の隙間
であるところの陰極室９７、９９を通過する間に電気分
解され、陰極水（アルカリ水）となる。この陰極水は導
水溝８２を経て取水口７５より取り出される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この種
の水電解装置においては、近年、小型化、低コスト化が
求められるようになってきているので製造コストを抑え
るため、電極板５１、隔膜体４５の重合枚数は最低限と
しながらも効率良く、所望のペーハー値の生成水を得る
ため、電解効率を向上させることで、電解能力を高める
ことが重要な課題となっている。電解効率を向上させる
方法については、最もローコストな手段として電極間距
離を小さくする方法が考えられている。フレーム５５の
導水溝６８の深さと、樹脂成形可能な最低厚みの合計
が、隔膜体のトータルの厚みとなる訳であるが、電極間
距離を小さくして電解効率を向上させようとすると、フ
レーム５５の厚みをいかに薄く作るかということが課題
となる。

【０００７】一方、導水溝６８の深さは一定の流量を確
保するために、あまり深さを小さく出来ない。フレーム
５５は合成樹脂成型にて製作するのが一般的で、この隔
膜体の厚みを小さくするには加工技術の面で限界があ
る。この理由により従来の方法では、電解効率が向上す
るほど充分に電極間距離を縮小出来ていない状態であっ
た。このため、所望のペーハー値の生成水が得られるよ
うにするには、電極板５１の重合枚数の増加、電極面積
の拡大、電源装置の強化等に頼らざるを得ない。従っ
て、全体構成のコンパクト化というニーズに対して障害
となっていた。

【０００８】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、電極板に設けた導入通水孔もし
くは排出通水孔の形状に改良を加えることで、隔膜体の
フレームの厚みを小さくして電極間距離を極力減少さ
せ、しかも、電解効率を向上させることができる水電解
装置を提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明の水電解装置は、隔膜を支持し、かつ原水供
給孔及び一対の電解水排出孔を有する隔膜体と、その隔
膜体の源水供給孔及び一対の電解水排出孔にそれぞれ対
応する供給通水孔及び一対の排出通水孔を有する電極板
とを重合した水電解装置において、前記電極板に、前記
原水供給孔側または一対の電解水排出孔側の少なくとも
一方側において、前記供給通水孔または一対の排出通水
孔の一方に連通するように開口した導水用ブランクを備
え、その導水用ブランクは、隔膜体のフレーム及び前記
隔膜の双方にまたがって対向するように配置したもので
ある。

【００１０】また、前記導水用ブランクを前記供給通水
孔と一対の排出通水孔の一方とにそれぞれ連通するよう
に前記電極板に一対備える構成としてもよい。

【００１１】さらに、前記隔膜体を介して一対の前記電
極板を備え、その各電極板には互いに極性の異なる電圧
を印加するようにし、プラスの電圧が印加される電極板
の一対の排出通水孔の内の酸性水を排出する排出通水孔
に対して前記導水用ブランクを連通させ、かつマイナス
の電圧が印加される電極板の一対の排出通水孔の内のア
ルカリ水を排出する排出通水孔に対して前記導水用ブラ
ンクを連通させるようにしてもよい。

【００１２】

【作用】上記の構成を有する本発明の電解装置によれ
ば、電極板の供給通水孔もしくはこれに連通する導水用
ブランクから供給された原水は隔膜体との間に形成され
た電極室に流入して、この電極室を通過する過程で、そ
の電極室が陽極室であれば酸性水が、陰極室であればア
ルカリ水がそれぞれ生成される。このようにして生成さ
れた酸性水及びアルカリ水は各専用の排出用通水孔もし
くはこれに連通する各専用の導水用ブランクから前記隔
膜体の一対の電解水排出孔を経て各別に排出される。

【００１３】また、前記導水用ブランクを供給通水孔及
び排出通水孔の双方に連通するように設けておけば、源
水の導入および電解したアルカリ水もしくは酸性水の排
出が円滑に行われる。

【００１４】さらに、前記隔膜体を介して一対の電極板
を備えた場合、プラスの電圧が印加される電極板におい
ては、酸性水が専用の排出通水孔に連通する導水用ブラ
ンクから排出され、また、マイナスの電圧が印加される
電極板においては、アルカリ水が専用の排出通水孔に連
通する導水用ブランクから排出される。この場合、生成
されたアルカリ水及び酸性水が混合することなく確実に
分離して排出することができる。

【００１５】

【実施例】以下に、本発明を具体化した一実施例を図１
乃至図６を参照して詳細に説明する。

【００１６】図１は本実施例の電解槽の分解図であり、
３枚の電極板及び２枚の隔膜体によって構成した例を示
している。なお、２枚の電極板及び１枚の隔膜体からな
る構成を最小単位として、任意に増やしてもよい。図１
において１、３、５はいずれも図２に示すようにチタ
ン、ステンレス等の金属板より同一形状に加工され、裏
表が逆になるように交互に配置された電極板である。前
記電極板１、３、５の下側部及び上側部には、円形の供
給通水孔３５及び円形の排出通水孔３７が設けられる。
また、同電極板１、３、５の下側部及び上側部には、隔
膜体１１、１３のフレーム９に重合した状態で、隔膜体
１１、１３のフレーム９の縁周部及び隔膜７の双方にま
たがって対向するように開口する導水用ブランク３９、
４１が貫通して設けてある。

【００１７】隔膜体１１、１３は、図３及びその断面図
である図４に示すように隔膜７の周縁部をフレーム９に
よって保持する構造である。前記隔膜体１１、１３の下
側及び上側縁周部には、それぞれ各一対の円形の原水供
給孔２７、２９及び電解水排出孔３１、３３が貫通して
いる。なお、隔膜体１１、１３のフレーム９は，この場
合，樹脂成形にて隔膜７と一体に成形して製作されてい
るが，接着、はめ込み、かしめ等によって製作してもよ
い。前記電極板１、３、５及び隔膜体１１、１３は交互
に圧縮重合状態にされて、一対のケース１５、１７によ
って液密に保持され電解装置を形成する。ケース１５に
は給水口１９、２１及び取水口２３、２５が設けてあ
る。これら隔膜体１１、１３及び電極板１、３、５は圧
縮重合状態においてそれぞれの位置で対向し、図２、図
３に示す各孔２７、２９、３１、３３、３５、３７及び
導水用ブランク３９、４１は独立した２系統の水路をそ
れぞれ形成する。尚、導水用ブランク３９、４１での水
路の高さ方向の寸法は電極板１、３、５の板厚に相当す
る。

【００１８】次に、本実施例の水電解装置の作用につい
て説明する。

【００１９】この実施例において、電極板１、５が陽極
に、電極板３が陰極になるように電圧を印加し、給水口
１９、２１より原水を連続的に給水した場合について説
明する。図５において、給水口２１より供給された水は
陽極室４３、４５に連通する導水用ブランク３９を介し
て流入され、さらに、前記陽極室４３、４５を通過する
間に電気分解され酸性水となって取水口２３に合流す
る。同様にして、図６に示すように、給水口１９より供
給された水は、陰極室４７、４９に連通する導水用ブラ
ンク３９を介して流入し、さらに、前記陰極室４７、４
９を通過する間に電気分解され陰極水（アルカリ水）と
なって取水口２５に合流する。従って、取水口２５から
は陰極水（アルカリ水）が、取水口２３からは酸性水が
それぞれ導出される。

【００２０】図５（図１において給水口２１と取水口２
３を横切る面で斜めに切断した断面Ｂ−Ｂ）を使って本
発明の電解装置における水の流れを説明する（図中、矢
印が水の流れを示す）。給水口２１から流入した原水は
電極板１及び電極板５に設けられた導水用ブランク３９
を介して陽極室４３、陽極室４５に流入する。この場
合、電極板３については電極板１、５に対して左右裏返
しのため、導水用ブランク３９ではなく供給通水孔３５
が給水口２１側に対向する。従って、前記給水口２１か
ら流入した原水は陰極室４７、４９に直接流れ込むこと
は無い。さらに、陽極室４３、４５を対角線方向へ通過
する間に、電解作用を受けて陽極水（酸性水）となり、
それぞれ生成された陽極水が導水用ブランク４１を通過
して取水口２３へと合流する。取水側においても同様に
電極板３については左右裏返しに対向して排出通水孔３
７が位置するため、前記陰極室４７、４９中の電解作用
を受けた水は取水口２３に連なる水路とは分離されたま
まであり、取水口２３へは直接流れ込むことは無い。

【００２１】一方、図６（図１において給水口１９と取
水口２５を横切る面で斜めに切断した断面Ｃ−Ｃ）に示
すように、給水口１９から流入した原水は電極板１に設
けられた供給通水孔３５、隔膜体１３のフレーム９の原
水供給孔２７、２９を通り抜け電極板３の導水用ブラン
ク３９を介して２つの陰極室４７、４９に流入する。こ
の場合、電極板１、５については電極板３に対して左右
裏返しのため導水用ブランク３９ではなく供給通水孔３
５が給水口１９側に対向する。従って、前記給水口１９
から流入した原水は陽極室４３、４５に直接流れ込むこ
とは無い。さらに、陰極室４７、４９を対角線方向へ通
過する間に、電解作用を受けて陰極水（アルカリ水）と
なり、それぞれが導水用ブランク４１を通過して取水口
２５へと合流する。取水側においても同様に電極板１、
５については左右裏返しに対向して排出通水孔３７が位
置するため、前記陽極室４３、４５中の電解作用を受け
た水は取水口２５に連なる水路とは分離されたままであ
り、取水口２５へは直接流れ込むことはない。

【００２２】このように、従来、隔膜のフレーム上に彫
り込んで形成されていたため、隔膜体のフレームの厚み
を増やす原因となっていた水路を電極板に設けたブラン
ク（打ち抜き穴）に置き換えたものであり、これによっ
て隔膜体１１、１３の樹脂フレーム９の厚みは成形可能
な限界まで薄く設定出来るように改良されている。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したことから明かなように、本
発明の電解装置によれば、電極板上に導水路の働きをす
る導水用ブランクを設けることで、電極板の厚み寸法を
導水路の高さ寸法に利用出来、一方、隔膜体のフレーム
には導水路としての凹部分が必要なくなり、その深さ分
だけ電極間距離は短縮できることとなり、従って、電極
間距離は制作可能な最小限界厚みまで短縮して電解装置
をコンパクトに設計することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例の水電解装置の分解斜視図である。

【図２】電極板の平面図である。

【図３】隔膜体の平面図である。

【図４】隔膜体の断面図である。

【図５】図１において給水口２１と取水口２３とを横切
る面Ｂ−Ｂで切断した断面図である。

【図６】図１において給水口１９と取水口２５とを横切
る面Ｃ−Ｃで切断した断面図である。

【図７】従来の水電解装置の一例を示す分解斜視図であ
る。

【図８】従来の電解装置の電極板の平面図である。

【図９】従来の電解装置の隔膜体の平面図である。

【図１０】従来の電解装置の隔膜体の断面図である。

【図１１】図７において給水口６９と取水口７３とを横
切る面Ｄ−Ｄで切断した断面図である。

【図１２】図７において給水口６９と取水口７５とを横
切る面Ｄ−Ｅで切断した断面図である。

【符号の説明】

１ 電極板 ３ 電極板 ５ 電極板 ７ 隔膜 ９ フレーム １１ 隔膜体 １３ 隔膜体 ２７ 原水供給孔 ２９ 原水供給孔 ３１ 電解水排出孔 ３３ 電解水排出孔 ３５ 供給通水孔 ３７ 排出通水孔 ３９ 導水用ブランク ４１ 導水用ブランク ４３ 陽極室 ４５ 陽極室 ４７ 陰極室 ４９ 陰極室

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 隔膜を支持し、かつ原水供給孔及び一対
   の電解水排出孔を有する隔膜体と、その隔膜体の源水供
   給孔及び一対の電解水排出孔にそれぞれ対応する供給通
   水孔及び一対の排出通水孔を有する電極板とを重合した
   水電解装置において、 前記電極板に、前記原水供給孔側または一対の電解水排
   出孔側の少なくとも一方側において、前記供給通水孔ま
   たは一対の排出通水孔の一方に連通するように開口した
   導水用ブランクを備え、その導水用ブランクは、隔膜体
   のフレーム及び前記隔膜の双方にまたがって対向するよ
   うに配置したことを特徴とする水電解装置。
2. 【請求項２】 前記導水用ブランクを前記供給通水孔と
   一対の排出通水孔の一方とにそれぞれ連通するように前
   記電極板に一対備えたことを特徴といる請求項１に記載
   の水電解装置。
3. 【請求項３】 前記隔膜体を介して一対の前記電極板を
   備え、その各電極板には互いに極性の異なる電圧を印加
   するようにし、プラスの電圧が印加される電極板の一対
   の排出通水孔の内の酸性水を排出する排出通水孔に対し
   て前記導水用ブランクを連通させ、かつマイナスの電圧
   が印加される電極板の一対の排出通水孔の内のアルカリ
   水を排出する排出通水孔に対して前記導水用ブランクを
   連通させたことを特徴とする請求項１もしくは２に記載
   の水電解装置。